[发明专利]一种工程地质裂缝测量方法及其测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及工程地质裂缝的一种测量方法，特别涉及一种地表工程地质裂缝的测量方法及其测量装置。

背景技术

工程建设、开挖、爆破以及采动等人类活动经常会引起岩土体的破坏与失稳，从而导致地表裂缝的发生。裂缝的出现部位正是岩土体应力集中区或是强度比较低的地方，这也可能是地面沉陷、塌陷等地质灾害发生的前兆，它的发展变化自然会影响到正常的工程建设、生产、交通道路以及地表建筑物的安全。因此，掌握它的变化趋势，是工程技术人员能够及时采取相应防范加固措施的重要依据，可见工程地质裂缝的变形监测是非常重要的。

工程地质裂缝的变形是受工程建筑、岩土体性质以及地应力等因素控制，所以其变形应该是三维的，既有拉张闭合变形和水平错动变形，也有沉降错动变形，因此，裂缝的变形监测也必须能够监测三个方向的变形。目前，裂缝变形监测方法有多种，多采用地表裂缝两侧定点观测的方法进行裂缝位移变化监测。例如，利用GPS技术对裂缝两边的临测点进行变形监测，但是GPS除受卫星信号和天气等因素影响测量精度以外，高精度的设备成本也比较高；机械式测量装置应用也很广泛，但是传统的机械式裂缝测量装置往往要一次性安装在观测点上，不能拆卸，这样不但有可能妨碍交通而且也不安全，容易丢失；而现有的分体式测量装置除测量精度有限外，其往往不能进行较大尺寸变形情况下的裂缝三维变形测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有的工程地质裂缝测量方法中由于装置自身结构及精度等方面缺陷而无法方便准确的测量裂缝三维变形量的不足，避免现有测量方法在使用范围上的局限性，从而提供一种工程地质裂缝测量方法及其测量装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：为解决上述技术问题，如图1所示，本发明一种工程地质裂缝测量方法包括以下步骤：

(1)在地质体裂缝的同一条垂线上选取分别位于裂缝两边且距裂缝20～40cm的两处各开挖埋设一个钢管基座，并用混凝土进行加固浇注；

(2)分别将两边钢管支架下端的固定端头插入基座顶部的钢管内；

(3)首次测量时将多功能地质罗盘仪上倾向测量仪的圆形水准气泡和倾角测量仪的圆柱形水准气泡分别调节到水平居中位置，记录此时的倾向α、倾角β，同时记录移动测杆显示的长度刻度值L，以L在水平和竖直方向的投影Lcosβ和Lsinβ分别作为两边钢管基座的基准宽度和基准高差；

(4)第N次测量程序与第一次相同，得到倾向α′、倾角β′及长度刻度值L′，用倾向α′与第一次测得的倾向α作差，即Δα＝α′-α，得到的L′cosΔαcosβ′和L′cosΔαsinβ′分别为本次测量时两边钢管基座的实际宽度和实际高差，则ΔL＝L′cosΔαcosβ′-Lcosβ和ΔH＝L′cosΔαsinβ′-Lsinβ分别为两次测量期间地质体裂缝在垂直裂缝方向的拉张闭合变形和竖直方向的沉降错动变形，而ΔS＝L′sinΔα为平行裂缝方向的水平错动变形。

(5)变形监测结果中三个方向均为矢量变形，以数值的正负进行辨别，ΔL为正值表示裂缝张开，反之闭合；ΔH为正值表示裂缝两边高差变大，反之减小；ΔS为正值表示裂缝两边逆时针水平错动，反之顺时针水平错动。

本发明的一种工程地质裂缝测量方法的专用测量装置，包括：在地质体裂缝两边分别固定一个钢管基座，两个钢管支架分别通过下端的固定端头插入并固定在所述两边钢管基座的顶部钢管内，所述两个钢管支架的顶端通过销钉分别连接有固定测杆和移动测杆，所述固定测杆和移动测杆通过中间的多功能地质罗盘仪进行连接。

所述多功能地质罗盘仪为立方体设计，内部固定有固定测杆，且其可以两边测杆的销钉及旋转垫片为依托自由旋转，在其上顶面及平行于固定测杆的竖直侧面分别安装有一个倾向测量仪和一个倾角测量仪。

所述倾向测量仪为一个罗盘指南针，包括刻度盘、倾向指针以及圆形水准气泡，通过固定支架及销钉固定在多功能地质罗盘仪的上表面，且以固定支架上的销钉为轴可自由旋转。

所述倾角测量仪为一个手动测角仪，包括刻度盘、倾角指针和圆柱形水准气泡。

所述钢管基座埋设在地质体裂缝两边且距裂缝20～40cm的同一条垂线上，并用混凝土进行加固浇注。

所述两边钢管支架与固定测杆和移动测杆通过两个销钉进行连接，且固定测杆和移动测杆均可以销钉为轴进行自由转动。