[发明专利]深孔变形测斜装置及深孔变形测斜方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程中对边坡深部变形监测技术领域，尤其是涉及一种深孔变形测斜装置及深孔变形测斜方法。

背景技术

岩土工程测试技术不仅在岩土工程建设实践中十分重要，而且在岩土工程理论的形成和发展过程中也起着决定性的作用，岩土工程测试技术是保证岩土工程设计和合理性的重要手段，岩土工程测试技术是大型岩土工程信息化施工的保障，是岩土工程长期安全运行的重要手段，岩土工程中对边坡的倾斜测量是很重要的一环。

现有技术中对于边坡的倾斜测量是通过测量钻孔倾斜测试仪器，测斜装置顺测斜管导槽而下，下放到孔底，以孔底为基准点，从下往上每间距0.5米(或1米)读取一个数字，直至孔口；沿与第一次测量垂直的方向，再次下放测斜仪，从下往上每间距0.5米(或1米)重复前述操作，并利用测量数据绘制两个垂直方向上水平位移与深度的变化曲线，以此确定钻孔内部的变形情况。

但是，现有技术中的测斜装置只能在处于完全静止状态时才能进行读数测量，在实际操作中十分耗费时间和人力，经过多次测量才可以确定钻孔内部的变形情况，造成效率低下，成本增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深孔变形测斜装置及深孔变形测斜方法，以缓解现有技术中存在的测斜装置耗时耗力、工作效率低下、人工成本高的技术问题。

本发明提供的一种深孔变形测斜装置，包括：测杆单元、导向轮、计数装置、静态测量装置、动态测量装置、处理装置和读数装置；

导向轮设置有多个，多个导向轮对称设置于测杆单元的外部两侧，以通过多个导向轮带动测杆单元沿着位于钻孔的测斜管导槽中移动；

计数装置与导向轮连接，并可与导向轮同步转动，以测定导向轮的转动圈数，且计数装置与处理装置电连接，并将导向轮的转动圈数的信息传递至处理装置；

静态测量装置和动态测量装置均设置于测杆单元的内部，并分别与处理装置电连接，静态测量装置用于测量测杆单元初始静止状态的倾斜角度，并将此倾斜角度传递至处理装置，动态测量装置用于测量测杆单元沿着测斜管导槽移动过程中的倾斜角度，并将此倾斜角度信息传递至处理装置，处理装置与读数装置电连接，处理装置用于将上述二者的倾斜角度信息滤波融合后，以向读数装置传递测杆单元的角度信息。

进一步地，计数装置包括计数齿轮、计数器和传感器；

计数齿轮与导向轮传动连接，且计数齿轮与导向轮同步转动，计数齿轮通过传感器与计数器连接，以通过传感器向计数器传递计数齿轮的转动圈数，计数器与处理装置电连接，并将此转动圈数的信息传递至处理装置。

进一步地，静态测量装置设为加速度计，以通过加速度计在重力加速度在多个方向的分量，测定测杆单元初始静止状态的倾斜角度。

进一步地，动态测量装置包括陀螺仪和计算装置；

陀螺仪与计算装置电连接，陀螺仪用于测量测杆单元沿着测斜管导槽移动过程中的角速度，以通过计算装置对角速度的计算，以测定测杆单元沿着测斜管导槽移动过程中的倾斜角度。

进一步地，加速度计和陀螺仪均通过I2C总线与处理装置电连接。

进一步地，处理装置通过观测电缆与读数装置电连接。

进一步地，处理装置包括控制器和计时器；

计时器与控制器电连接，控制器预设有时间周期，计时器用于向控制器传递时间信息，以通过计时器逐步接收静态测量装置和动态测量装置传递的测杆单元的倾斜角度信息。

进一步地，测杆单元的截面形状为圆形

本发明提供的一种深孔变形测斜方法，该方法包括：

步骤100：将要测量的边坡进行钻孔；

步骤200：沿着钻孔放置有测斜管导槽，深孔变形测斜装置伸入至测斜管导槽；

步骤300：手持测杆单元的一端，将外部设置有多个导向轮的测杆单元的沿着测斜管导槽下放至孔底，并以匀速的状态在测斜管导槽中向上提起测杆单元，在提起过程中进行动态测量；

其中，测杆单元内部设置有计数装置、静态测量装置、动态测量装置，以将计数装置测量导向轮沿着测斜管导槽的转动圈数，通过已知导向轮的周长和转动圈数计算得出测杆单元下放的深度；静态测量装置用于测量所述测杆单元初始静止状态的倾斜角度，动态测量装置用于测量所述测杆单元沿着测斜管导槽移动过程中的倾斜角度，并将此二者测量的倾斜角度信息传递至处理装置处，处理装置根据两者的信息经过滤波融合处理后转换成角度值，以快速传递至读数装置读取。

进一步地，滤波融合处理为卡尔曼滤波融合方法。