CN110030939B - 一种围岩线性位移测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种围岩线性位移测量装置及方法，装置包括：保护套管，用以沿隧道纵向设于隧道掌子面前方的测量钻孔内，所述保护套管包括若干保护套管单元；用以连接相邻的所述保护套管单元的伸缩管，所述伸缩管的两端分别与相邻的所述保护套管单元连接；反光镜，其用以在所述测量钻孔的孔底处沿所述保护套管的横截面方向布置；用以与所述反光镜配合的若干激光测距仪，各个所述激光测距仪通过固定装置与相应的所述伸缩管的伸缩段固定连接，通过测量所述激光测距仪与所述反光镜的距离，实现各个所述伸缩段与所述孔底之间的相对位移的测量。激光测距仪可以准确的测量伸缩管所在围岩处的位移值，从而准确测量各测点处围岩的变形情况。
Description
技术领域
本公开一般涉及岩土工程变形监测技术领域，具体涉及一种围岩线性位移测量装置及方法。
背景技术
基坑围岩的变形是基坑工程检测中最为重要的物理参数之一，对于了解施工质量、施工方案的合理性以及指导现场施工作业具有非常重要的意义；而伴随着近些年深基坑、特殊土基坑等基坑工程的大力发展，迫切地需要一种能准确方便测量基坑围岩变形的装置，这对现今监测仪器都提出了不小的挑战。
目前，基坑工程中测量围岩位移常用方法为全站型电子速测仪测量法。利用全站型电子速测仪测量基坑围岩位移的优点是速度快、精度高、功能强和自动化程度高；缺点是只能测量到基坑围岩暴露于空气中的表面围岩的变形，而无法测量暴露面内部一定范围内的未开挖段围岩的变形，并且测量数据不能做到实时测量；此外，随着掌子面的不断***，待测的掌子面不断向前推进，需要多次架站，工作较为繁琐且易造成人为误差。但是作为基坑围岩位移测量和安全预警来说，数据的实时性非常重要。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种能够有效监测基坑围岩内部位移的方案。
第一方面，本申请实施例提供了一种围岩线性位移测量装置，包括：
保护套管，用以沿隧道纵向设于隧道掌子面前方的测量钻孔内，所述保护套管包括若干保护套管单元；
用以连接相邻的所述保护套管单元的伸缩管，所述伸缩管的两端分别与相邻的所述保护套管单元连接，所述伸缩管的中间主体部分为伸缩段，所述伸缩段为可沿所述保护套管纵向伸缩的风琴式伸缩管，所述伸缩段用以通过注浆体与围岩固定连接；
反光镜，其用以在所述测量钻孔的孔底处沿所述保护套管的横截面方向布置；
用以与所述反光镜配合的若干激光测距仪，各个所述激光测距仪通过固定装置与相应的所述伸缩管的伸缩段固定连接，通过测量所述激光测距仪与所述反光镜的距离，实现各个所述伸缩段与所述孔底之间的相对位移的测量。
所述保护套管单元与所述伸缩管通过螺纹连接，结构简单，施工快捷。
所述固定装置包括沿所述保护套管的横截面方向设置的固定杆，所述固定杆的两端分别与所述风琴式伸缩管内壁的两侧固定连接，所述固定杆上设有用以固定所述激光测距仪的固定件。采用这种方式，安装与操作简易方便，便于施工。
所述固定装置还包括沿所述保护套管纵向设置的辅助固定件，所述辅助固定件的两端分别与相邻的所述保护套管固定连接，所述激光测距仪以仅可沿所述辅助固定件的纵向相对滑动的方式与所述辅助固定件连接。可以保证激光测距仪的方向始终与保护套管的纵向一致，从而保证激光测距仪与反光镜始终保持良好的配合，提高测量的准确性。
所述保护套管采用HPVC硬管。
各个所述激光测距仪与所述伸缩管一一对应，可以方便的测量每个伸缩管所在位置处的位移情况。
各个所述激光测距仪的设置位置沿所述保护套管的横截面方向相互错开，使各激光测距仪均与反射镜配合，实现各伸缩管测点处的测量。
所述保护套管的底端设有内部密封的圆台管，所述反光镜铺设在所述圆台管的底端面，所述圆台管底端面的截面直径大于保护套管的直径，将反光镜设在圆台管的底端面上可以更加方便的实现激光测距仪的距离测量，并防止注浆体灌入。
所述围岩线性位移测量装置还包括控制***，所述控制***通过有线和/或无线方式与所述激光测距仪进行通信连接。
一种围岩线性位移测量方法，包括以下步骤：
步骤1：在掌子面前方打设测量钻孔；
步骤2：将围岩线性位移测量装置放入所述测量钻孔中；
步骤3：向所述测量钻孔和保护套管的孔隙之间注浆，待浆体固结后，通过各所述激光测距仪与所述反射镜之间的距离监测值，测量所述钻孔内的围岩位移值。
所述步骤3中，向所述测量钻孔和保护套管的孔隙之间注入水泥砂浆。
本申请实施例提供的围岩线性位移测量装置及方法，位移测量装置的伸缩管与围岩通过注浆体固定连接，与伸缩管的中间主体部分固定连接与固定杆的连接处作为测量钻孔的测点。由于伸缩管中间的部分管体其自身可以沿钻孔纵向进行伸缩，因此当围岩发生变形时，伸缩管会随着围岩的变形一起发生位移，与伸缩管固定连接的固定杆和激光测距仪一同沿钻孔纵向发生相对位移，此时激光测距仪可以准确的测量伸缩管所在围岩处的位移值，从而准确测量各测点处围岩的变形情况。伸缩管的中间管体采用风琴式的外形，可以增加与注浆体的接触面积，更好的与注浆体固结，从而更加准确的测量围岩变形。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明装置的上部结构示意图；
图2为本发明装置的上部横截面结构示意图；
图3为本发明装置的下部结构示意图。
图中：1-保护套管；2-水泥砂浆；3-伸缩管；301-风琴式伸缩管；401-固定件；402-辅助固定件；5-传导电缆；6-圆台管；7-反光镜；8-控制***；9-激光测距仪。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分而不是全部的实施例。为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，通常在此附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“设置”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1～3所示，一种围岩线性位移测量装置，包括保护套管1、伸缩管3、若干固定装置及激光测距仪9、反光镜7。
其中，保护套管1包括若干保护套管1单元，用以沿隧道纵向设于隧道掌子面前方的测量钻孔内，优先采用HPVC硬管。
保护套管1单元之间由伸缩管3进行连接。其中，伸缩管3的中间主体部分为伸缩段，伸缩段为可沿保护套管1纵向伸缩的风琴式伸缩管301，其用以通过注浆体与围岩固定连接；伸缩管3的两端分别与相邻的保护套管1单元通过螺纹连接。
每个风琴式伸缩管301处均设有用以固定激光测距仪9的固定装置，固定装置包括沿保护套管1的横截面方向设置的固定杆，固定杆的两端分别与风琴式伸缩管301内壁的两侧固定连接，固定杆上设有用以固定激光测距仪的固定件401。固定件401的形式包括并不限于用以卡固激光测距仪的卡件、用以捆绑连接的绑绳等。
固定装置还包括沿保护套管1纵向设置的辅助固定件402，辅助固定件402的两端分别与相邻的保护套管1固定连接，激光测距仪以仅可沿辅助固定件402的纵向相对滑动的方式与辅助固定件402连接。辅助固定件402的两端可以通过螺纹套筒与相邻的保护套管1单元固定连接，辅助固定件402可以采用不同的具体结构形式，比如辅助固定件402上设有沿纵向设置的滑槽，在激光测距仪上设有用以与滑槽配合的滑块，以此实现激光测距仪沿辅助固定件402的滑动连接。
激光测距仪采用瑞士DIMETIX DLS-C距离测量装置。各个激光测距仪的设置位置沿保护套管1的横截面方向相互错开，使各激光测距仪均与反射镜配合，实现各伸缩管3测点处的测量。
保护套管1的底端设有内部密封的圆台管6，反光镜7铺设在圆台管6的底端面，圆台管6底端面的截面直径大于保护套管1的直径，将反光镜7设在圆台管6的底端面上可以更加方便的实现激光测距仪的距离测量，并防止注浆体灌入。
围岩线性位移测量装置还包括控制***8，控制***通过传导电缆5及数据线与激光测距仪进行通信连接，对激光测距仪进行控制并采集数据。
本申请实施例还提供了一种围岩线性位移测量方法，包括以下步骤：
步骤1：在掌子面前方打设测量钻孔：在岩石、混凝土或土中，钻出钻孔，钻孔长度根据需要测量的深度范围确定（一般不超过30m）。
步骤2：最底部的保护套管11通过伸缩管3与圆台管66一端连接，圆台管6中设有反光镜7。将各个保护套管1单元通过伸缩管3进行连接，并在伸缩管3处安装固定装置及激光测距仪，确保激光测距仪的激光器对准反射镜，边拼装保护套管1单元边将拼装好的保护套管1***到钻孔中；
步骤3：向测量钻孔和保护套管1的孔隙之间注入水泥砂浆2，待浆体固结后，立即进行初始测量。
步骤4：在之后的每次测量时，通过控制***控制各激光测距仪进行测距。
步骤5：随着掌子面向前方的不断***，后部的保护套管1会不断露出，将露出的保护套管1进行拆卸，实现装置的重复利用。
本申请实施例具有如下优点：
1、精度高，利用激光测距仪可以多次量测和分析，大大地提高精度；
2、安装与操作简易方便；
3、可以多次循环利用，不受施工动态的影响，可实时监测基坑围岩内部的位移变化，为安全预警提供数据信息。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种围岩线性位移测量装置，其特征在于，包括：
保护套管，用以沿隧道纵向设于隧道掌子面前方的测量钻孔内，所述保护套管包括若干保护套管单元；
用以连接相邻的所述保护套管单元的伸缩管，所述伸缩管的两端分别与相邻的所述保护套管单元连接，所述伸缩管的中间主体部分为伸缩段，所述伸缩段为可沿所述保护套管纵向伸缩的风琴式伸缩管，所述伸缩段用以通过注浆体与围岩固定连接；
反光镜，其用以在所述测量钻孔的孔底处沿所述保护套管的横截面方向布置；
用以与所述反光镜配合的若干激光测距仪，各个所述激光测距仪通过固定装置与相应的所述伸缩管的伸缩段固定连接，通过测量所述激光测距仪与所述反光镜的距离，实现各个所述伸缩段与所述孔底之间的相对位移的测量。
2.根据权利要求1所述的一种围岩线性位移测量装置，其特征在于，所述保护套管单元与所述伸缩管通过螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的一种围岩线性位移测量装置，其特征在于，所述固定装置包括沿所述保护套管的横截面方向设置的固定杆，所述固定杆的两端分别与所述风琴式伸缩管内壁的两侧固定连接，所述固定杆上设有用以固定所述激光测距仪的固定件。
4.根据权利要求3所述的一种围岩线性位移测量装置，其特征在于，所述固定装置还包括沿所述保护套管纵向设置的辅助固定件，所述辅助固定件的两端分别与相邻的所述保护套管固定连接，所述激光测距仪以仅可沿所述辅助固定件的纵向相对滑动的方式与所述辅助固定件连接。
5.根据权利要求1所述的一种围岩线性位移测量装置，其特征在于，各个所述激光测距仪与所述伸缩管一一对应。
6.根据权利要求1所述的一种围岩线性位移测量装置，其特征在于，各个所述激光测距仪的设置位置沿所述保护套管的横截面方向相互错开。
7.根据权利要求1所述的一种围岩线性位移测量装置，其特征在于，所述保护套管的底端设有内部密封的圆台管，所述反光镜铺设在所述圆台管的底端面。
8.根据权利要求1所述的一种围岩线性位移测量装置，其特征在于，所述围岩线性位移测量装置还包括控制***，所述控制***通过有线和/或无线方式与所述激光测距仪进行通信连接。
9.根据权利要求1-8任一所述的围岩线性位移测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在掌子面前方打设测量钻孔；
步骤2：将围岩线性位移测量装置放入所述测量钻孔中；
步骤3：向所述测量钻孔和保护套管的孔隙之间注浆，待浆体固结后，通过各所述激光测距仪与所述反光镜之间的距离监测值，测量所述钻孔内的围岩位移值。
10.根据权利要求9所述的围岩线性位移测量装置的测量方法，其特征在于，所述步骤3中，向所述测量钻孔和保护套管的孔隙之间注入水泥砂浆。
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