[发明专利]一种裂缝开口双向变形监测结构及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种监测结构，特别涉及一种裂缝开口双向变形监测结构及测量方法，适用于边坡、路堤、基坑、隧道工程中的裂缝监测项目。

背景技术

我国的高坡岩土工程、基坑、隧道等工程建设及运营过程中常出现各种形状的裂缝。工程中，常将裂缝的开口形状和裂缝深度作为评价工程安全状态的重要指标。由于裂缝的开口形状和裂缝深度会随着时间的推移不断变化，为准确揭示裂缝的变化情况，一些工程常需对裂缝的发展变化情况进行监测。

目前，工程中进行裂缝监测的仪器主要有小钢尺、游标卡尺、楔形塞尺、游标塞尺、收敛计等。小钢尺、游标卡尺、收敛计是通过在裂缝两侧设置固定观测点，定期观测两观测点间的距离；楔形塞尺、游标塞尺是通过将塞尺头部插入缝隙中，插紧后退出，游码刻度就是缝隙大小；测缝仪或表面裂缝计，它是借助两支脚固定在裂缝的上表面，通过观测测缝仪的读数变化情况，确定裂缝开口的变形情况。分析表明，上述监测方法只能测试出裂缝开口的变形情况，难以将测试成果分解为水平向变形和竖直向变形；而且监测准确度偏低，难以满足重要建筑裂缝监测的需求。

一种地裂缝GPS监测技术，先在每处裂缝的两侧埋设一对GPS裂缝监测点，然后测定各裂缝监测点的初始坐标，再对各监测点进行定期监测，由于周期时间过长（一般半年一次），不适于需要尽快得出方案的工程。可见，该监测方式虽可根据监测点坐标的变化对裂缝开口双向变形进行量化，但监测数据不易获取，且监测费用和维护费用偏高。

如图1所示，市面上已有一种监测边坡裂缝变形的装置，该装置主要包括竖直桩（1）和固定连接环（2）和收敛计（3），两根竖直桩（1）分别立于裂缝两端，竖直桩顶端均设有固定连接环（2），收敛计（3）两端分别连接在两根竖直桩(1)桩顶的连接环上。通过收敛计（3）上的读数变化来分析裂缝的变化情况。此方法虽然方便可行，但是它只能判定裂缝整体的变形情况，并不能具体体现裂缝分别在水平方向和垂直方向的变形状况，而本发明能通过分析计算具体得出裂缝分别在水平方向和垂直方向上的变形。

如图2所示，市面上已有一种三向裂缝位移监测装置，该装置包括通过三个相互垂直的位移传感器（4），观测裂缝在三个方向的变形情况，但由于该装置缺少相应的方向控制设备，测得的三个方向变形难以准确的转化为裂缝在竖向、横向变形量；同时设备观测到的三个方向变形难以控制在同一裂缝观测断面上（往往是对应相邻的不同观测点），影响后期理论分析的正确性；而且设备安装受现场情况限制较多，组装难度大，不利于现场维护。

综上所述，尽管工程中已有一些可用于土木工程裂缝监测的仪器、方法，各种监测方法在适宜的工程背景下取得了良好的裂缝监测效果，但仍存在一定的不足，主要体现在：小钢尺、游标卡尺、楔形塞尺、游标塞尺、收敛计监测数据准确度偏低，且难以反映裂缝的双向变形规律情况；测缝仪或表面裂缝计适用于表面比较平整的工程结构监测，同样难以反映被监测裂缝的双向变形规律；地裂缝GPS监测虽可对裂缝的双向变形进行监测，但结构监测设备费用高、维护难度大、准确度偏低。

鉴于此，为实现对裂缝开口双向变形的监测，提高裂缝现场监测的准确度，更好的反映裂缝的变化趋势，目前亟需发明一种可实现对裂缝开口双向变形监测、监测结构简单、操作方便、准确度高的新型一种裂缝开口双向变形监测结构及测量方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种裂缝开口双向变形监测装置和监测方法，该方法结构简单、适用性广、性能可靠、可准确监测。可同时监测裂缝开口的水平和竖直变形量的裂缝实时监测系统

为实现上述监测目的，本发明采用以下技术方案：

一种裂缝开口双向变形监测结构，它包括上部竖直固定杆、竖直水准泡、水平横杆、水平水准泡、斜向固定杆、测角传感器、测距传感器和下部竖直固定杆；其特征在于：上部竖直固定杆和下部竖直固定杆上均设置竖直水准泡，并将上部竖直固定杆和下部竖直固定杆分别埋设于监测裂缝的两侧；水平横杆上设置水平水准泡，与上部竖直固定杆通过螺杆连接；斜向固定杆与水平横杆固定连接；测距传感器的两端分别与斜向固定杆和下部竖直固定杆连接；测角传感器的两端分别与斜向固定杆和测距传感器连接。

本发明所述上部竖直固定杆由两部分组成，其中顶部为一矩形板，矩形板上预留与水平横杆连接的锚孔，在矩形板的下部设置竖直杆，竖直杆的下部呈圆（棱）锥尖状；矩形板与竖直杆采用相同材料，采用合金材料或钢材或硬质塑料，通过螺栓连接或焊接或粘贴连接。