CN217155283U - 一种岩土深层三维监测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种岩土深层三维监测设备，包括测斜导管、套设在测斜导管外壁的第一磁环、测杆、第一滑轮对、第二滑轮对、用于测量所述测杆倾斜角度值的倾角测量模块、设置在所述测杆上的磁感应模块、用于测量磁感应模块位移值的位移传感模块和导线；第一磁环通过抓夹件与岩土土体固定；测杆位于测斜导管的中心轴线上；磁感应模块用于在岩土土体沉降时跟随第一磁环下移；测杆经导线固定至岩土土体外部，导线还用于将倾角测量模块输出的倾斜角度值和位移传感模块输出的位移值传输至三维监测设备外部的接收系统。本实用新型实现了岩土深层测点位移的三维观测，并且为同孔、同点和同时监测，提升了深层位移监测设备的性价比。

Description

一种岩土深层三维监测设备

技术领域

本实用新型属于岩土工程领域，具体涉及一种岩土深层三维监测设备。

背景技术

信息化施工监测是岩土工程安全控制的主要手段之一。其中岩土工程的位移监测是信息化施工监测中的重要内容。岩土工程的位移监测包括垂直位移监测、平面位移监测和深层位移监测。对堤防、铁路公路边坡、岩土边坡、建筑物地基、矿井、基坑开挖以及地下结构工程内部需要进行深层位移观测。深层位移监测分为人工监测和自动化监测。自动化监测相对人工监测具有实时性强、准确率高和节省人工等优势，但现有的自动化深层位移监测设备无法做到深层水平位移（平面位移）和深层沉降（竖向位移）同孔、同时、同点的监测。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的一项或多项不足，提供一种岩土深层三维监测设备，解决的技术问题为：现有的自动化深层位移监测设备无法实现深层水平位移和沉降同孔、同时、同点监测的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种岩土深层三维监测设备，所述三维监测设备包括：

测斜导管，所述测斜导管垂直设于岩土土体的深层，测斜导管内壁开设有沿其长度方向的两个导槽，且所述导槽沿测斜导管的中心轴线对称分布；

套设在所述测斜导管外壁的第一磁环，所述第一磁环通过抓夹件与岩土土体固定；

测杆，所述测杆位于所述测斜导管的中心轴线上；

第一滑轮对，所述第一滑轮对经第一连接件与所述测杆连接，且倾斜于所述测杆设置，第一滑轮对内的两个滑轮与两个所述导槽一一对应滑动连接；

第二滑轮对，所述第二滑轮对经第二连接件与所述测杆连接，且第二滑轮对内的两个滑轮与所述导槽一一对应滑动连接，第二滑轮对与第一滑轮对平行设置；

用于测量所述测杆倾斜角度值的倾角测量模块；

设置在所述测杆上的磁感应模块，所述磁感应模块用于在岩土土体沉降时跟随所述第一磁环下移；

用于测量磁感应模块位移值的位移传感模块；

导线，所述测杆经导线固定至岩土土体外部，所述导线还用于将倾角测量模块输出的倾斜角度值和位移传感模块输出的位移值传输至所述三维监测设备外部的接收系统。

进一步改进地，所述磁感应模块为第二磁环，所述第二磁环套设在所述测杆上。

进一步改进地，所述测杆的两端封闭，所述位移传感模块和所述倾角测量模块均设置在测杆内部，且位移传感模块位于所述第二磁环靠近测杆上端口的一侧。

进一步改进地，所述导线的第一端穿入测杆内且分别与所述倾角侧量模块的输出端和所述位移传感模块的输出端电性连接；导线的第二端固定至岩土土体外部且与所述三维监测设备外部的接收系统电性连接。

进一步改进地，所述位移传感模块为位移传感器。

本实用新型的有益效果是：

（1）、当岩土土体深层发生平面位移（水平位移）时，通过倾角测量模块测得测杆的倾斜角度值；当岩土土体深层发生竖向位移（沉降）时，岩土的沉降带动第一磁环向下移动，第一磁环的移动使得磁感应模块在测杆上发生相应的位移，位移传感模块感知到磁感应模块位置的变化并生成电信号，由此测得磁感应模块发生的位移值；倾角测量模块测得的倾斜角度值和位移传感模块测得的位移值经导线传输至三维监测设备外部的接收系统，接收系统根据倾斜角度值并通过三角函数计算得到岩土的平面位移量，以及根据位移值计算得到岩土的竖向位移量，由此实现了岩土深层测点位移的三维观测，并且为同孔、同点和同时监测，提升了深层位移监测设备的性价比。

附图说明

图1为岩土深层三维监测设备的一种透视示意图；

图2为图1中A-A处剖视图；

图3为位移传感模块的一种安装示意图。

图中，1、测斜导管；2、第一磁环；3、测杆；4、抓夹件；5、第一滑轮对；6、第二滑轮对；7、第一连接件；8、第二连接件；9、倾角测量模块；10、第二磁环；11、位移传感模块；12、导线。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供了一种岩土深层三维监测设备。如图1-图3所示，三维监测设备包括垂直定于岩土深层的测斜导管1，测斜导管1的内壁在竖直方向开设有对称于中心轴线的两个导槽。三维监测设备还包括第一磁环2，第一磁环2套设在测斜导管1外壁，第一磁环2通过抓夹件4抓夹固定于周围的岩土土体内。三维监测设备还包括一测杆3，测杆3置于测斜导管1内的中心轴线上，在将测杆3置于测斜导管1内时通过第一滑轮对5、第二滑轮对6和测斜导管1上的导槽进行导向。其中第一滑轮对5经第一连接件7连接于测杆3外壁，且与测杆3倾斜，第一滑轮对5内的两个滑轮分别与两个凹槽对应的滑动连接。第二滑轮对6经第二连接件8连接于测杆3的外壁，第二滑轮对6内的两个滑轮与导槽一一对应的滑动连接。第二滑轮对6与第一滑轮对5平行设置。在一般实施例中，第一连接件7和第二连接件8均采用螺钉或螺栓与测杆3固定，测杆3的末端设置为尖端。第一滑轮对5和第二滑轮对6与测杆3倾斜，通过倾斜的方式，保证岩土土体发生位移时，测杆3保持在测斜导管1的中心轴线位置。在测杆3上连接有倾角测量模块9，倾角测量模块9用于测量测杆3的倾斜角度值。测杆3上还设置有磁感应模块，磁感应模块与第一磁环2对应设置，磁感应模块通过与第一磁环2之间的磁力固定且固定在第一磁环2环心位置。当岩土土体发生沉降时，第一磁环2向下滑动，磁感应模块跟随第一磁环2下移。测杆3上还设置有位移传感模块11，位移传感模块11用于测量磁感应模块的位移值。位移传感模块11优选为位移传感器。三维监测设备还包括导线12，测杆3通过导线12固定到岩土土体外部。导线12还用于将倾角测量模块9输出的倾斜角度值和位移传感模块11输出的位移值传输至三维监测设备外部的接收系统（图中未示出），由接收系统进一步的计算得出岩土深层的平面位移量和竖向位移量。

一般地，三维监测设备内部的通信采用RS485串口，如位移传感模块11、倾角测量模块9数据的传输。

一般地，第一滑轮对5与第二滑轮对6之间的距离设为500mm。

如图3所示，作为本实施例的第一种改进，测杆3的两端封闭，将位移传感模块11以及倾角测量模块9均设置在测杆3内部。磁感应模块设为第二磁环10，第二磁环10套设在测杆3上，位移传感模块11设于第二磁环10的上方，倾角测量模块9设置在位移传感模块11的上方且靠近测杆3顶端。通过将位移传感模块11和倾角测量模块9设置在测杆3内部，测杆3的两端封闭，将电性连接统一在测杆3内部，实现进一步的防水，整个三维监测设备更规整。

作为本实施例的第二种改进，导线12的第一端穿入测杆3内且分别与倾角测量模块9的输出端和位移传感模块11的输出端电性连接。导线12的第二端固定至岩土土体外部，且与三维监测设备外部的接收系统电性连接。

本实用新型的工作原理为：岩土深层沿垂直方向挖孔，将第一磁环2安装上抓夹件4，并套至测斜导管1中下部，然后将测斜导管1置入并定于孔内，抓夹件4与岩土土体抓夹固定，将第二磁环10套设于测杆3外壁，然后将测杆3自测斜导管1的顶端置入测斜导管1内，通过第一滑轮对5和第二滑轮对6导向，测杆3放置好后再经导线12固定至岩土土体外部的位置。测杆3上的第二磁环10被第一磁环2吸引并固定在第一磁环2环心位置。当岩土深层土体发生平面位移时，倾角测量模块9测得测斜导管1中心轴线与垂直线之间的倾斜角度值，外部的接收系统根据倾斜角度值和第一滑轮对5和第二滑轮对6之间的距离值，通过三角函数计算得出岩土深层土体的平面位移量。当岩土深层土体发生竖向位移时，第一磁环2跟随土体下移，第二磁环10跟随第一磁环2发生下移，位移传感器感知第二磁环10的位移变化并输出位移值，外部的接收系统通过三角函数计算得出岩土深层土体的竖向位移量。上述计算中使用的三角函数为现有常规计算手段。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种岩土深层三维监测设备，其特征在于，包括：

测斜导管（1），所述测斜导管（1）垂直设于岩土土体的深层，测斜导管（1）内壁开设有沿其长度方向的两个导槽，且所述导槽沿测斜导管（1）的中心轴线对称分布；

套设在所述测斜导管（1）外壁的第一磁环（2），所述第一磁环（2）通过抓夹件（4）与岩土土体固定；

测杆（3），所述测杆（3）位于所述测斜导管（1）的中心轴线上；

第一滑轮对（5），所述第一滑轮对（5）经第一连接件（7）与所述测杆（3）连接，且倾斜于所述测杆（3）设置，第一滑轮对（5）内的两个滑轮与两个所述导槽一一对应滑动连接；

第二滑轮对（6），所述第二滑轮对（6）经第二连接件（8）与所述测杆（3）连接，且第二滑轮对（6）内的两个滑轮与所述导槽一一对应滑动连接，第二滑轮对（6）与第一滑轮对（5）平行设置；

用于测量所述测杆（3）倾斜角度值的倾角测量模块（9）；

设置在所述测杆（3）上的磁感应模块，所述磁感应模块用于在岩土土体沉降时跟随所述第一磁环（2）下移；

用于测量磁感应模块位移值的位移传感模块（11）；

导线（12），所述测杆（3）经导线（12）固定至岩土土体外部，所述导线（12）还用于将倾角测量模块（9）输出的倾斜角度值和位移传感模块（11）输出的位移值传输至所述三维监测设备外部的接收系统。

2.根据权利要求1所述的一种岩土深层三维监测设备，其特征在于，所述磁感应模块为第二磁环（10），所述第二磁环（10）套设在所述测杆（3）上。

3.根据权利要求2所述的一种岩土深层三维监测设备，其特征在于，所述测杆（3）的两端封闭，所述位移传感模块（11）和所述倾角测量模块（9）均设置在测杆（3）内部，且位移传感模块（11）位于所述第二磁环（10）靠近测杆（3）上端口的一侧。

4.根据权利要求1所述的一种岩土深层三维监测设备，其特征在于，所述导线（12）的第一端穿入测杆（3）内且分别与所述倾角测量模块（9）的输出端和所述位移传感模块（11）的输出端电性连接；导线（12）的第二端固定至岩土土体外部且与所述三维监测设备外部的接收系统电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种岩土深层三维监测设备，其特征在于，所述位移传感模块（11）为位移传感器。

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