[发明专利]土体位移测量装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩土安全监测技术领域，特别涉及一种土体位移测量装置和方法，适用于测量土体内部或外部的位移，如土坝、土石坝、堆石坝、边坡及回填土体的沉降位移测量，或者是上述土体的水平位移测量。

背景技术

当前国内外对土体的位移测量装置主要有水管式沉降仪、固定式测斜仪、压力传感器、静力水准仪等几种，这些装置都存在这样那样的技术缺陷，有的可实现自动监测但测量的可靠性差或易于出现故障需要经常维护，有的可靠性较好但不能实现连续自动测量或远程遥测，或者受繁琐的施工工序及安装步骤的限制，往往在装置安装后不能立即获取土体位移数据或者不能随施工回填获取土体位移数据，待具备测量条件时已错过主要的沉降期。

另外一种最常用的土体位移测量装置是电磁式沉降仪，该仪器用于土体沉降位移测量，是在土体中埋设非导磁材料的沉降管或将多个沉降管首尾连接，在沉降管外侧安装一个或多个可随土体沉降的磁环，配合带有磁感应探头的测尺来检测磁环的相对位置变化。这种方法具有安装操作简单、测值可靠的特点故在当前被广泛采用。但这种电磁式沉降仪的缺点是每次测量均需要人工操作，劳动强度大，基本无法实现自动测量以远程遥测。此外，这种电磁式沉降仪只能竖直安装，通过测量被测磁环的竖向位移来实现土体的沉降位移测量。

发明内容

本发明针对现有的土体位移测量装置存在可靠性差易出现故障或虽然可靠性较好但不能实现连续自动测量或远程遥测的问题，提供一种新型的土体位移测量装置，该土体位移测量装置能够实现土体位移的自动智能测量，适用于土体在某一方向上的相对位移测量，具有结构简单、测量可靠性好的优点。本发明还涉及一种土体位移测量方法。

本发明的技术方案如下：

一种土体位移测量装置，包括土体中埋设的沉降管或测斜管，在所述沉降管或测斜管的外侧安装的随土体移动的磁环，其特征在于，还包括磁环定位传感器和数据采集设备，所述磁环定位传感器平行设置于沉降管或测斜管的内部并全程覆盖磁环的位移变化范围，所述磁环定位传感器作为测量基准其位置固定不变，所述磁环定位传感器包括若干个磁敏感元件、条形支撑件和检测电路，所述各磁敏感元件固定设置在条形支撑件上并沿条形方向按照一定间距布置形成一个均匀分布的线性阵列，所述间距为1～20毫米，所述检测电路的输入端与各磁敏感元件相连以检测处于磁环产生的磁场作用范围内的各敏感元件的输出状态，所述检测电路的输出端有引出的电缆，所述电缆从沉降管或测斜管引出至数据采集设备。

所述磁环和磁环定位传感器均为若干个，所述磁环定位传感器的数量与磁环数量相同并且各磁环定位传感器的设置位置全程覆盖其对应的磁环的位移变化范围，所述两磁环定位传感器之间通过传递钢管相连，两磁环定位传感器的电缆首尾连接并置于传递钢管内部，由顶部或端部位置的磁环定位传感器的电缆引出沉降管或测斜管。

所述磁环定位传感器通过非导磁材料封装；和/或所述间距为2～5毫米；和/或所述条形支撑件的条形长度为2米。

所述磁环定位传感器与传递钢管之间采用快速接头连接；和/或所述最底部的传递钢管被固定在基准盘上。

所述传递钢管上设置有支撑环，所述支撑环的外径与沉降管或测斜管的内径相适应。

所述磁敏感元件为舌簧开关或霍尔开关。

所述条形支撑件为条形的印刷电路板，所述各磁敏感元件焊接在所述印刷电路板上，所述检测电路集成在所述印刷电路板上。

所述检测电路包括编码器和CPU，所述编码器的输入端与各磁敏感元件相连，所述编码器的输出端与CPU相连。

一种土体位移测量方法，该方法包括沉降管或测斜管以及磁环设置步骤，在土体中埋设沉降管或测斜管，在沉降管或测斜管外侧安装随土体移动的磁环，其特征在于，

在所述沉降管或测斜管以及磁环设置步骤之前或之后，还执行磁环定位传感器设置步骤，在沉降管或测斜管的内部平行设置磁环定位传感器；

在所述沉降管或测斜管以及磁环设置步骤和磁环定位传感器设置步骤之后，还执行磁环定位传感器测量步骤，磁环定位传感器通过沿沉降管或测斜管按照一定间距设置的若干个磁敏感元件感应磁环产生的磁场再通过磁环定位传感器的检测电路检测各敏感元件的输出状态，所述间距为1～20毫米，然后通过电缆将各敏感元件的输出状态输出至数据采集设备得到磁环的位移以实现土体的位移变化测量。