專利名稱：一種土體內(nèi)部位移測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種土體內(nèi)部位移測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
目前對(duì)土體內(nèi)部位移的測(cè)量方法，主要有兩種一種是將一根圓形沉降管錨固到 基巖，把磁環(huán)套在沉降管外圍，埋設(shè)在各觀測(cè)層面位置。在土體發(fā)生位移時(shí)，磁環(huán)隨土體一 起位移而沉降管不會(huì)下沉，通過(guò)測(cè)算磁環(huán)與沉降管之相對(duì)滑移量，實(shí)現(xiàn)測(cè)量目的。該方法存 在以下缺點(diǎn)1、沉降管埋設(shè)位置不能壓實(shí)處理，沉降管附近土體與離沉降管較遠(yuǎn)處土體性 質(zhì)存在差異，造成測(cè)量誤差；2、檢測(cè)時(shí)必須從沉降管的孔中放下磁性探頭才能測(cè)量磁環(huán)的 位置，只能人工測(cè)量，精度差，工作量大，效率低。另一種方法是在土體中埋放沉降板。該方 法存在以下缺點(diǎn)1、測(cè)量值為某一范圍之內(nèi)的平均位移，測(cè)量精度差；2、土體變形情況復(fù) 雜時(shí)，如土體豎向位移與旋轉(zhuǎn)變形同時(shí)發(fā)生，該方法不適用；3、一般應(yīng)用于路基或地基沉降 測(cè)量，適用范圍小。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00420035072. 1，名稱分層沉降 儀，公開(kāi)號(hào):CN2685821，
公開(kāi)日期=2005. 03. 13，其“采用了電測(cè)位移傳感器，可快速、準(zhǔn)確 地直接實(shí)時(shí)測(cè)量沉降量”，但其裝置①結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜且體積較大、成本較高；②測(cè)量主要針 對(duì)路基的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，適用范圍?。虎圻m用于回填土沉降測(cè)量，且要求裝置底層錨固于基巖， 對(duì)原狀土或早期回填土不適用。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00810037407. 6，名稱土體內(nèi)部變形測(cè)試裝置，公開(kāi)號(hào) CN101270972A，
公開(kāi)日期2008. 09. 24，其“結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、操作簡(jiǎn)單，應(yīng)用于土工模型 試驗(yàn)測(cè)試，可便捷測(cè)試土體內(nèi)部位移情況，測(cè)量結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確可靠”，但其有以下缺點(diǎn)①對(duì)于變 形情況復(fù)雜土體，如土體同時(shí)發(fā)生旋轉(zhuǎn)和豎向位移時(shí)，由于變形協(xié)調(diào)片及與變形協(xié)調(diào)片連 接的位移傳遞桿會(huì)隨土體發(fā)生旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致不能準(zhǔn)確測(cè)量土體的豎向位移；②該裝置適用于 土工模型試驗(yàn)，在土工模型試驗(yàn)土樣制備時(shí)埋入，當(dāng)裝置布置較多時(shí)，會(huì)影響土樣制備質(zhì)量 和制備效率，對(duì)模型試驗(yàn)帶來(lái)不利影響。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00720173516. 1，名稱一種沉降板及裝配式分層沉降裝置，授 權(quán)公告號(hào)CN201094020Y，授權(quán)公告日期2008. 07. 30，其改進(jìn)了傳統(tǒng)沉降板，可以量測(cè)分 層沉降，但其并未完全克服沉降板的缺點(diǎn)，尤其是不適用于測(cè)量變形情況復(fù)雜土體的沉降， 同時(shí)該裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制作及加工難度大，仍需人工讀數(shù)，不能進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，操作過(guò) 程繁瑣，應(yīng)用范圍有限。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種土體內(nèi)部位移測(cè)量裝 置，能夠精確實(shí)時(shí)測(cè)量土體內(nèi)部某點(diǎn)的豎向(向上或向下)位移測(cè)量。裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作 方便、布置靈活、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、測(cè)量精度高、埋設(shè)方法對(duì)土體擾動(dòng)較小，尤其適合測(cè)量結(jié)構(gòu) 物周圍變形情況復(fù)雜的土體(如測(cè)量位置土體存在轉(zhuǎn)動(dòng))豎向位移變化情況。該方法及裝置既可應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試也可應(yīng)用于土工模型試驗(yàn)測(cè)試。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案包括以下步驟本實(shí)用新型由隔離管和LVDT位移傳感器組成；其中1)隔離管包括鍍鋅管、波紋軟管和金屬底板；波紋軟管上部與鍍鋅管(3)下部連 接，波紋軟管下部孔內(nèi)裝有金屬底板，鍍鋅管上部側(cè)面開(kāi)有螺孔，螺孔內(nèi)裝有螺釘；2) LVDT位移傳感器測(cè)針與延長(zhǎng)桿之間用連接件連接；隔離管的長(zhǎng)度要比LVDT位移傳感器測(cè)針加延長(zhǎng)桿總長(zhǎng)度短，當(dāng)LVDT位移傳感器 測(cè)針加延長(zhǎng)桿伸入隔離管中時(shí)，能保證延長(zhǎng)桿的底端與波紋軟管底部的金屬底板相接觸。本實(shí)用新型的一種土體內(nèi)部位移測(cè)量裝置的方法，包括下述步驟1)在土中成孔；2)將隔離管放入孔中；3)將隔離管與孔之間縫隙用土填實(shí)；4)將LVDT位移傳感器測(cè)針加延長(zhǎng)桿延長(zhǎng)后伸入隔離管，延長(zhǎng)桿前端與隔離管金 屬底板接觸；5)將LVDT位移傳感器固定于基準(zhǔn)梁上，調(diào)整LVDT傳感器至豎直。所述的步驟1)中，在土體中打一設(shè)計(jì)深度的豎直孔，孔徑大于隔離管外徑。所述的步驟2)中，隔離管放入孔中前，在其內(nèi)部插入支撐管使波紋管充分伸展， 支撐管外徑比隔離管內(nèi)徑?。恢魏煤?，通過(guò)固定螺釘將隔離管上部的鍍鋅管與支撐管固 定，防止波紋管縮回；完成后，將土體隔離管放入孔中。所述的步驟3)中，隔離管與孔之間，用土填回，均勻夯實(shí)，并保持土體隔離管的豎直。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有的有益效果是1、本實(shí)用新型測(cè)量精度高，并可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。由于采用了 LVDT位移傳感器，本實(shí)用 新型克服了使用磁環(huán)式分層沉降儀及沉降板測(cè)量精度不高，不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的缺點(diǎn)。通過(guò)對(duì) 土體隔離管附近土體的夯實(shí)，減小了土體隔離管附近土體與周圍土體的差異。2、本實(shí)用新型測(cè)量適用范圍廣。本實(shí)用新型隔離管底板與LVDT測(cè)針?lè)蛛x，能夠有 效的消除土體旋轉(zhuǎn)等變形對(duì)土體豎向位移測(cè)試的影響，因此適用于土體變形情況比較復(fù)雜 的工況。本實(shí)用新型不僅適用于結(jié)構(gòu)物附近土體(如樁周土體、房屋附近土體、盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí) 的上覆土層)豎向位移的長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，樁周土體位移檢測(cè)等現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，也適用于各種土 工模型試驗(yàn)測(cè)試。3、本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用土中成孔或直接壓入的方法安裝，不需要大面 積的開(kāi)挖和回填工作，因此安裝方便且對(duì)土體擾動(dòng)較小，尤其適用于對(duì)原狀土或早期回填 土的豎向位移觀測(cè)，當(dāng)安裝于結(jié)構(gòu)物附近土體中時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)物受力性狀影響較小。

圖1是本實(shí)用新型的隔離管結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的支撐管與隔離管連接示意圖。圖3是本實(shí)用新型的LVDT測(cè)針與延長(zhǎng)桿連接示意圖。圖4是本實(shí)用新型的使用狀態(tài)參考圖。[0029]圖5是試驗(yàn)樁和淺層土體內(nèi)部位移測(cè)量裝置的側(cè)視布置圖。圖6是試驗(yàn)樁和淺層土體內(nèi)部位移測(cè)量裝置的俯視布置圖。圖中1、隔離管，2、LVDT位移傳感器，3、鍍鋅管，4、波紋軟管，5、金屬底板，6、延長(zhǎng) 桿，7、連接件，8、支撐管，9、螺釘，10、基準(zhǔn)梁。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本實(shí)用新型由隔離管1和LVDT位移傳感器2組成； 其中1)隔離管1 包括鍍鋅管3、波紋軟管4和金屬底板5 ；波紋軟管4上部與鍍鋅管3 下部連接，波紋軟管4下部孔內(nèi)裝有金屬底板5，鍍鋅管3上部側(cè)面開(kāi)有螺孔，螺孔內(nèi)裝有螺 釘9 ；2) LVDT位移傳感器2測(cè)針與延長(zhǎng)桿6之間用連接件7連接；隔離管1的長(zhǎng)度要比LVDT位移傳感器2測(cè)針加延長(zhǎng)桿6總長(zhǎng)度短，當(dāng)LVDT位移 傳感器2測(cè)針加延長(zhǎng)桿6伸入隔離管1中時(shí)，能保證延長(zhǎng)桿6的底端與波紋軟管4底部的 金屬底板5相接觸。該測(cè)量方法包括下述步驟1)在土中成孔；2)將隔離管1放入孔中；3)將隔離管1與孔之間縫隙用土填實(shí)；4)將LVDT位移傳感器測(cè)針加延長(zhǎng)桿6延長(zhǎng)后伸入隔離管1，延長(zhǎng)桿6前端與隔離 管1的金屬底板5接觸；5)將LVDT位移傳感器2固定于基準(zhǔn)梁10上，調(diào)整LVDT傳感器至豎直。上述步驟1)中，在強(qiáng)度較大的砂土、粉土、粘土等細(xì)粒土中使用時(shí)，先將直徑略大 的鋼管打入土中，在打入過(guò)程中用水平尺檢查鋼管的垂直度，打入到設(shè)計(jì)深度后，將鋼管拔 出成孔；在強(qiáng)度較小的砂土、粉土、粘土等細(xì)粒土中使用時(shí)，無(wú)需成孔，可將的支撐管8插入 隔離管1，然后將隔離管1垂直壓入土體中，達(dá)到需要深度，之后直接進(jìn)行步驟4。上述步驟2)中，如圖2所示，隔離管1由鍍鋅管3、波紋軟管4、金屬底板5組成。 鍍鋅管3下部與波紋軟管4上部連接，波紋軟管4下部與金屬底板5連接，連接處需緊密， 防止土粒進(jìn)入隔離管。深度較大時(shí)，鍍鋅管需適當(dāng)延長(zhǎng)。放入孔中時(shí)，隔離管1內(nèi)部插入支 撐管8使波紋軟管4伸展充分，支撐管8外徑比隔離管1內(nèi)徑略小。支撐好后，通過(guò)如圖4 所示的固定螺釘9將隔離管1上部鍍鋅管3與支撐管8之間以圖5所示方式固定。之后， 將隔離管1放入孔中。上述的步驟3)中，隔離管1與孔之間，用土填回，并用分層均勻夯實(shí)。夯實(shí)過(guò)程中 用水平尺檢查并調(diào)整土體隔離管5的垂直度。上述的步驟4)中，如圖3所示的LVDT位移傳感器2與延長(zhǎng)桿6之間用連接件7連接。上述的步驟5)中，延長(zhǎng)桿6需與LVDT傳感器2測(cè)針處于同一直線上，并垂直于金 屬底板5。[0048]上述的步驟6)中，先將LVDT傳感器2連接到基準(zhǔn)梁10上的合適位置，如圖4所 示，調(diào)整LVDT傳感器2水平位置，使細(xì)長(zhǎng)桿處于隔離管1的軸線附近，調(diào)整LVDT傳感器2垂 直位置，按照所要測(cè)量位移的方向預(yù)留出足夠測(cè)量長(zhǎng)度，延長(zhǎng)桿6前端與金屬底板5接觸。具體實(shí)施例選用擴(kuò)底樁上拔試驗(yàn)，如圖5、圖6為試驗(yàn)樁和土體內(nèi)部位移測(cè)量裝 置的側(cè)視和俯視布置圖，其中擴(kuò)底樁樁身直徑為219mm，擴(kuò)底直徑為590mm，埋置深度為 1770mm;側(cè)視圖中將底面處于相同深度的淺層土體內(nèi)部位移測(cè)量裝置進(jìn)行合并，給出各裝 置距試驗(yàn)樁側(cè)的距離；俯視圖具體給出了各裝置的實(shí)際位置。本實(shí)用新型采用與傳統(tǒng)沉降板和磁感應(yīng)式分層沉降儀等不同的設(shè)計(jì)思想，將土體 隔離管金屬底板與LVDT傳感器測(cè)針?lè)蛛x，保證能夠?qū)ψ冃螐?fù)雜土體的豎向位移進(jìn)行精確 測(cè)量；以基準(zhǔn)梁作為土體位移參考點(diǎn)，保證測(cè)量參考點(diǎn)變化的可控性；同時(shí)，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、制作方便、布置靈活、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、測(cè)量精度高、埋設(shè)方法對(duì)土體擾動(dòng)較小，適用于現(xiàn) 場(chǎng)測(cè)試和土工模型試驗(yàn)測(cè)試，具有廣泛的應(yīng)用前景。以上所述，僅為本實(shí)用新型示意性的具體實(shí)施方式
，不能以其限定本實(shí)用新型實(shí) 施的范圍。故其等同組件的放大，縮小，置換，或依本實(shí)用新型專利保護(hù)范圍所作的等同變 化與修改，均仍然屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求書的涵蓋范圍。
權(quán)利要求一種土體內(nèi)部位移測(cè)量裝置，其特征在于由隔離管(1)和LVDT位移傳感器(2)組成；其中1)隔離管(1)包括鍍鋅管(3)、波紋軟管(4)和金屬底板(5)；波紋軟管(4)上部與鍍鋅管(3)下部連接，波紋軟管(4)下部孔內(nèi)裝有金屬底板(5)，鍍鋅管(3)上部側(cè)面開(kāi)有螺孔，螺孔內(nèi)裝有螺釘(9)；2)LVDT位移傳感器(2)測(cè)針與延長(zhǎng)桿(6)之間用連接件(7)連接；隔離管(1)的長(zhǎng)度要比LVDT位移傳感器(2)測(cè)針加延長(zhǎng)桿(6)總長(zhǎng)度短，當(dāng)LVDT位移傳感器(2)測(cè)針加延長(zhǎng)桿(6)伸入隔離管(1)中時(shí)，能保證延長(zhǎng)桿(6)的底端與波紋軟管(4)底部的金屬底板(5)相接觸。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種土體內(nèi)部位移測(cè)量裝置。包括由波紋軟管上部與鍍鋅管下部連接、波紋軟管下部孔內(nèi)裝有金屬底板的隔離管和LVDT位移傳感器組成。位移傳感器測(cè)針加延長(zhǎng)桿伸入隔離管中時(shí)，能保證延長(zhǎng)桿的底端與波紋軟管底部的金屬底板相接觸。本實(shí)用新型通過(guò)隔離管隔開(kāi)土體，通過(guò)細(xì)絲桿延長(zhǎng)LVDT傳感器測(cè)針實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量土體隔離管金屬底板處的土體位移，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、布置靈活、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、測(cè)量精度高、埋設(shè)方法對(duì)土體擾動(dòng)較小，尤其適合測(cè)量結(jié)構(gòu)物周圍變形情況復(fù)雜的土體(如測(cè)量位置土體存在轉(zhuǎn)動(dòng))豎向位移變化情況。本實(shí)用新型既可應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試也可應(yīng)用于土工模型試驗(yàn)測(cè)試。
文檔編號(hào)E02D33/00GK201665880SQ20102004973
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月12日
發(fā)明者孔令剛, 張革強(qiáng), 王順玉, 陳云敏 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)