非接觸式軟土大變形位移計的製作方法

2023-12-01 09:36:36 1

專利名稱：非接觸式軟土大變形位移計的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種可以測量地基沉降的非接觸式大變形位移計。屬於土木工程地基沉降測量技術領域。
背景技術：
沉降觀測在土木工程建設中廣泛應用，常規的地基沉降觀測方法主要是用沉降標和精密水準儀進行人工觀測。人工監測方法存在受施工過程影響和人為誤差等缺點。軟土地基沉降大，而現有的變形傳感器量程小，不能滿足軟土地區沉降觀測的需求。

發明內容
本發明提出的是一種埋入式可伸縮的非接觸式大變形位移計，其目的旨在克服現有技術所存在的上述缺陷。實現地基沉降量的電測化，消除人為誤差，與施工作業面無交叉，大量程，適宜軟土地基沉降觀測需求。本發明的技術解決方案一種非接觸式軟土大變形位移計，包括管身以及測頭， 在所述的測頭內設置有旋轉電位器，其特徵在於在所述的旋轉電位器轉動軸兩側安裝有與該旋轉電位器軸轉動同步移動的配重以及一第一同步移動裝置，所述的配重以及第一同步移動裝置位於所述的管身內，在所述的管身內還設置有一第二同步移動裝置，該第二同步移動裝置與所述的第一同步移動裝置同步，在所述的第二同步移動裝置的下端連接有推桿，在推桿的下端連接有安裝爪。在所述的第一同步移動裝置為磁性移動裝置，所述的第二同步移動裝置為磁性移動裝置。所述的磁性移動裝置包括磁鐵、上導向冒、下導向冒以及滾珠，所述的磁鐵固定在上導向冒與下導向冒之間，在所述的上導向冒和下導向冒上分別設置有所述的滾珠。所述的第一同步移動裝置為一第一移動塊，所述的第二同步裝置為一第二移動快，在所述的第二同步移動裝置的下端連接有推桿。在所述的電位器轉動軸上固定有一同步帶輪，在該同步帶輪上設置有同步帶，所述的配重和第一同步移動裝置分別連接在同步帶的兩端。所述的管身為三根，所述的配重設置在第一管身內；所述的第一同步移動裝置設置在第三管身內，所述的第二同步移動裝置設置在第二管身內，所述的第一管身和第三管身與所述的測頭內部連通並密封。在所述的測頭的上端設置有沉降盤。在所述的第二管身的下端設置有刮泥器。本發明非接觸式軟土大變形位移計主要由多圈旋轉電位器、同步帶輪、同步帶、第一磁性移動裝置、第二磁性移動裝置、配重、沉降盤、尼龍測頭、導向冒、塑料管身、不鏽鋼推桿、安裝爪、連接轉換接頭、刮泥器、密封塞等構成。沉降盤固定在尼龍測頭的頂部，三根塑料管身並聯在尼龍測頭的下部。同步帶輪和多圈電位器安置在尼龍測頭內部，多圈電位器的軸與同步帶輪同心相連。同步帶的兩端分別與鉛塊配重和第一磁性移動裝置相連，鉛塊配重和第一磁性移動裝置安置在尼龍測頭下方的左右兩邊的塑料管身中，同步帶又與尼龍測頭內部的同步輪嚙合。不鏽鋼推桿上部裝有第二磁性移動裝置，它們安置在尼龍測頭下方中部的塑料管身中，不鏽鋼推桿通過連接轉換接頭與底部帶有錨固頭的鍍鋅管相連。位移計採用鑽孔埋設的安裝方式，當軟土地基發生沉降後，非接觸式大變形位移計隨之產生相應的壓縮量，不鏽鋼推桿在塑料管身內部相對於尼龍測頭發生移動，同步帶上的第一磁性移動裝置就會隨著不鏽鋼推桿上的第二磁性移動裝置發生移動，然後第一磁性移動裝置通過同步帶使同步輪發生轉動，多圈電位器的轉軸隨著同步輪一起轉動。通過位移計的機械結構裝置，把土體豎向的直線位移量轉變成多圈電位器的旋轉角位移量，多圈電位器再將角位移量轉換成與之成線性關係電壓輸出，通過測量電壓值即可得到土體位移量。本發明的優點在於測量過程不受施工幹擾、無人為測量誤差、量程大(可達到 1. 6m)、精度高、方便測量和安全施工，同時成本不高，特別適合軟土地基土體變形量較大的地區。它實現了數位化測量，工作效率高、節省人力，若配合自動化數據採集系統和GPRS技術就可實現自動化遠程測量。


圖1為本發明的結構示意圖。圖2是本發明同步移動裝置結構示意圖。圖3是圖2的俯視圖。圖4是本發明非接觸式大變形位移計安裝圖。圖5是本發明非接觸式軟土大變形位移計測量示意圖。
具體實施例方式對照圖1，其結構是包括1.沉降盤 2.同步帶輪 3.多圈旋轉電位器4.測頭 5.同步帶6.配重7.滾珠導向冒8.第一同步移動裝置9.第二同步移動裝置10.塑料管身11.密封塞12.刮泥器13.不鏽鋼推桿14.安裝爪15.連接轉換接頭。其中測頭4為尼龍測頭，配重6為鉛塊配重，在尼龍測頭內裝有多圈旋轉電位器3，多圈旋轉電位器3轉軸上設同步帶輪2。同步帶輪2上繞著同步帶5，同步帶5的兩端分別連接著鉛塊配重和第一磁性移動裝置。三根塑料管身10並聯在尼龍測頭下方。鉛塊配重和第一磁性移動裝置分別設在兩側的塑料管身10中，密封塞11設在兩側的塑料管10下端，兩側的塑料管身10內部空間與尼龍測頭內部空間構成一密封的空間。不鏽鋼推桿13上端裝有第二同步移動裝置，不鏽鋼推桿13下端安裝了連接轉換接頭15，安裝爪14設在連接轉換接頭15兩側，不鏽鋼推桿13安置在中部的塑料管身10中，刮泥器12安裝在中部的塑料管身10的下端，中部的塑料管身10內部空間不與尼龍測頭的內部空間連通。沉降盤採用直徑為300mm，厚度為 5mm的圓形鋼板，用三顆對稱分布的螺絲將鋼板與尼龍測頭連接，尼龍測頭下部與三根並排的PVC塑料管(外徑26mm)用螺紋絲扣的方式連接。同步移動裝置採用磁性裝置，對照附圖2、3，磁性移動裝置包括強力徑向磁鐵81， 在強力徑向磁鐵81的上下面安裝有上滾珠導向冒82、下滾珠導向冒83，在上滾珠導向冒82 和下滾珠導向冒83的側壁安裝了三顆不鏽鋼滾珠84。上滾珠導向冒82、強力徑向磁鐵81、
4下滾珠導向冒83用螺紋和螺帽通過孔洞85串接。滾珠導向冒的作用是避免磁鐵與塑料管管壁之間發生滑動摩擦，降低傳感器靈敏限以及使同步帶能位於PVC管中心軸線上。同步帶繞在同步帶輪(直徑50mm)上、第一磁性移動裝置和鉛塊配重分別連接在同步帶的兩端。第二磁性移動裝置安裝在不鏽鋼推桿上，當不鏽鋼推桿在位移計的塑料管內發生直線位移時，第一磁性移動裝置會被不鏽鋼推桿上的第二磁性移動裝置吸引產生同樣大小的位移量，第一磁性移動裝置再通過同步帶將直線位移量轉化成同步帶輪的角位移量。多圈電位器是整個位移計裝置的核心機電轉換元件，多圈電位器的轉軸與同步帶輪同心相連，多圈電位器將轉軸的角位移轉化成與之呈線性關係的電壓，通過測量該電壓值，即可換算出直線位移量。磁性移動裝置上下處使用滾珠導向冒，滾珠導向冒側面均布著三顆不鏽鋼滾珠 (直徑5mm)，其作用是減少強力徑向磁鐵與塑料管管壁之間的摩擦力，提高位移計的靈敏性；以及使強力徑向磁鐵能位於PVC管中軸線上，避免不鏽鋼推桿的傾斜引起的誤差。對照附圖4，圖中各組成部分如下16.混凝土 ；17.導線；1.沉降盤；4.測頭； 13.不鏽鋼推桿；18.回填土；19.直通接頭；20.鍍鋅管；21.水泥漿；22.錨固頭； 23.波紋管。大變形位移計採用鑽孔方式埋設，具體方法是在地基鋪好工作層後，使用鑽機在地基上鑽一直徑9(Tl20mm的鑽孔。鑽孔完成以後，立即從鑽杆中向孔底注入15L左右的呈流塑狀水泥漿。將鑽杆從鑽孔內抽出後，再迅速地將支撐杆錨頭錨固到相對不動點，然後使用直通接頭19連接鍍鋅管20 (直徑20mm)至大變形位移計底部。為防止由鑽孔縮孔或塌孔引起額外的沉降，需要向鑽孔內回填中粗砂，砂回填至地表以下an處左右，然後再向孔內放入直徑為IlOmm長an的波紋管23。為保護好剛埋設完的位移計不被過往車輛破壞， 位移計的沉降盤1 (直徑300mm)應該置於地表以下0. 2^0. 3米處，沉降盤1下部用沙墊層找平，以便沉降盤能均勻沉降。為保護剛埋設好的沉降計不被過往車輛壓壞，在沉降盤頂面以上用混凝土 16回填至地表。導線從地表引至基礎以外並使用PVC管保護導線，最後用開挖引線溝的土回填壓實。當地基下沉時，位移計測頭與不鏽鋼推桿之間發生相對滑移，旋轉電位器輸出電信號，大變形位移計讀數儀獲取位移讀數，讀數儀顯示的位移值就是錨頭深度以上土層的壓縮量。對照附圖5，非接觸式軟土大變形位移計27採用鑽孔的方式埋設於地表以下。大變形位移計用於測量地表總沉降時，需要將錨固頭26錨固在基巖25或密實的砂土層內；若用於分層沉降觀測，則需要鑽若干個不同深度的鑽孔，然後將各位移計的錨固頭錨固在各軟土層M底部。錨固頭沈會隨著孔底處的地層發生等量位移，與錨固頭連接的鍍鋅管3 會帶動非接觸式軟土大變形位移計的不鏽鋼推桿發生等量移動，同時大變形位移計的測頭會隨著地表的沉降發生等量的位移，也就是說大變形位移計測量的位移量就是位移計的沉降盤到錨固頭沈深度範圍內土體的壓縮量。
權利要求
1.一種非接觸式軟土大變形位移計，包括管身以及測頭，在所述的測頭內設置有旋轉電位器，其特徵在於在所述的旋轉電位器軸兩側連接有與該旋轉電位器轉動軸同步移動的配重以及一第一同步移動裝置，所述的配重以及第一同步移動裝置位於所述的管身內， 在所述的管身內還設置有一第二同步移動裝置，該第二同步移動裝置與所述的第一同步移動裝置同步，在所述的第二同步移動裝置的下端連接有推桿，在推桿的下端連接有安裝爪。
2.根據權利要求1所述的非接觸式軟土大變形位移計，其特徵在於在所述的第一同步移動裝置為磁性移動裝置，所述的第二同步移動裝置為磁性移動裝置。
3.根據權利要求2所述的非接觸式軟土大變形位移計，其特徵在於所述的磁性移動裝置包括磁鐵、上導向冒、下導向冒以及滾珠，所述的磁鐵固定在上導向冒與下導向冒之間，在所述的上導向冒和下導向冒上分別設置有所述的滾珠。
4.根據權利要求1所述的非接觸式大軟土變形位移計，其特徵在於所述的第一同步移動裝置為一第一移動塊，所述的第二同步裝置為一第二移動快，在所述的第二同步移動裝置的下端連接有推桿。
5.根據權利要求2所述的非接觸式軟土大變形位移計，其特徵在於在所述的電位器轉動軸上固定有一同步帶輪，在該同步帶輪上設置有同步帶，所述的配重和第一同步移動裝置分別連接在同步帶的兩端。
6.根據權利要求5所述的非接觸式軟土大變形位移計，其特徵在於所述的管身為三根，所述的配重設置在第一管身內；所述的第一同步移動裝置設置在第三管身內，所述的第二同步移動裝置設置在第二管身內，所述的第一管身和第三管身與所述的測頭內部連通並密封。
7.根據權利要求6所述的非接觸式軟土大變形位移計，其特徵在於在所述的測頭的上端設置有沉降盤。
8.根據權利要求7所述的非接觸式軟土大變形位移計，其特徵在於在所述的第二管身的下端設置有刮泥器。
全文摘要
本發明公開了一種非接觸式軟土大變形位移計，包括管身以及測頭，在所述的測頭內設置有旋轉電位器，其特徵在於在所述的旋轉電位器轉動軸兩側安裝有與該旋轉電位器軸轉動同步移動的配重以及一第一同步移動裝置，所述的配重以及第一同步移動裝置位於所述的管身內，在所述的管身內還設置有一第二同步移動裝置，該第二同步移動裝置與所述的第一同步移動裝置同步，在所述的第二同步移動裝置的下端連接有推桿，在推桿的下端連接有安裝爪。本發明的優點在於測量過程不受施工幹擾、無人為測量誤差、量程大(可達到1.6m)、精度高、方便測量和安全施工，同時成本不高，特別適合軟土地基土體變形量較大的地區。
文檔編號G01B7/02GK102278975SQ201110215559
公開日2011年12月14日 申請日期2011年7月29日 優先權日2011年7月29日
發明者周濱, 李臨生, 李國維, 李思清, 王虎子, 詹斯文 申請人:廣東省佛開高速公路有限公司, 河海大學