地層沉降監(jiān)測系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及地層層豎向變形量的監(jiān)測，進(jìn)一步涉及一種地層沉降監(jiān)測系統(tǒng)及方法，還涉及一種一孔多標(biāo)地層沉降分層監(jiān)測系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]地層的沉降對地面建筑物、管線、市政工程、水利工程等安全非常重要?，F(xiàn)有的技術(shù)主要通過在地下埋設(shè)信號發(fā)生裝置，與地面固定位置的信號接收裝置進(jìn)行距離測量，監(jiān)測設(shè)備埋于地下，一旦監(jiān)測設(shè)備受損，整個監(jiān)測裝置報廢，監(jiān)測周期較短，不能適應(yīng)長期沉降監(jiān)測要求。地層

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種滿足地面沉降長期監(jiān)測的系統(tǒng)及方法。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0004]地層沉降監(jiān)測系統(tǒng)，包括:
[0005]地下部分:豎井611 ;嵌入豎井孔壁地層待監(jiān)測深度的監(jiān)測金屬標(biāo)頭601 ;
[0006]地上部分:支架607，位于支架上的滑輪701 ;沿豎井垂直運動的金屬探測器608 ;通過滑輪牽引金屬探測器的測線612 ;位移計量儀604，計量測線的移動量，進(jìn)而測量金屬探測器在豎井內(nèi)的移動量。
[0007]在上述系統(tǒng)上實現(xiàn)的地層沉降監(jiān)測方法，包括如下步驟:
[0008]將金屬探測器608從特定的垂直高度沉入豎井611，設(shè)定測線位移的計量起點；
[0009]當(dāng)金屬探測器608探測到監(jiān)測金屬標(biāo)頭601時，設(shè)定為測線位移的計量終點；
[0010]計量起點與計量終點之間測線的位移量為監(jiān)測金屬標(biāo)頭距離計量起點的垂直距離。
[0011]作為優(yōu)選方案，系統(tǒng)還包括:
[0012]嵌套于豎井內(nèi)的非金屬內(nèi)套管610 ;位于非金屬內(nèi)套管壁上的標(biāo)定金屬標(biāo)頭609，與監(jiān)測金屬標(biāo)頭在垂直高度上相鄰而不相同。所述標(biāo)定金屬標(biāo)頭優(yōu)選為環(huán)狀，固定于非金屬內(nèi)套管外壁；所述標(biāo)定金屬標(biāo)頭的優(yōu)選位置在垂直方向位于監(jiān)測金屬標(biāo)頭的上部。
[0013]通過非金屬內(nèi)套管的設(shè)置和標(biāo)定金屬表頭的設(shè)置，將監(jiān)測標(biāo)頭與地面測量起點之間垂直距離的計量縮小為監(jiān)測標(biāo)頭與標(biāo)定標(biāo)頭之間垂直距離的計量；縮小了計量長度，減小了誤差。
[0014]在上述系統(tǒng)上實現(xiàn)的地層沉降監(jiān)測方法，包括如下步驟:
[0015]將金屬探測器608從非金屬內(nèi)套管上端沉下，當(dāng)首次探測到標(biāo)定金屬標(biāo)頭609或監(jiān)測金屬標(biāo)頭601時，設(shè)定為測線位移的計量起點；
[0016]當(dāng)金屬探測器再次探測到監(jiān)測金屬標(biāo)頭601或標(biāo)定金屬標(biāo)頭609時，設(shè)定為測線位移的計量終點；
[0017]計量起點與計量終點之間測線的位移量為監(jiān)測金屬標(biāo)頭601與標(biāo)定金屬標(biāo)頭609之間相對垂直距離；由于標(biāo)定金屬標(biāo)頭609與非金屬內(nèi)套管上端之間的垂直距離固定不變，進(jìn)而獲得了監(jiān)測金屬標(biāo)頭601與非金屬內(nèi)套管上端之間的垂直距離。
[0018]一孔多標(biāo)地層沉降分層監(jiān)測系統(tǒng)，包括:
[0019]地下部分:豎井611 ;嵌入同一豎井孔壁地層N個待監(jiān)測深度的N個監(jiān)測金屬標(biāo)頭601、702、703，N大于或等于2 ;嵌套于豎井內(nèi)的非金屬內(nèi)套管610 ;位于非金屬內(nèi)套管壁上的N個標(biāo)定金屬標(biāo)頭609、704、705，每個標(biāo)定金屬標(biāo)頭與對應(yīng)的監(jiān)測金屬標(biāo)頭在垂直高度上相鄰而不相同；
[0020]地上部分:支架607，位于支架上的滑輪701 ;沿豎井垂直運動的金屬探測器608 ;通過滑輪牽引金屬探測器的測線612 ;位移計量儀604，計量測線的移動量，進(jìn)而測量金屬探測器在豎井內(nèi)的移動量。
[0021]作為優(yōu)選方案，上述標(biāo)定金屬標(biāo)頭為環(huán)狀，固定于非金屬內(nèi)套管外壁。上述標(biāo)定金屬標(biāo)頭609、704、705的位置優(yōu)選在垂直方向位于對應(yīng)監(jiān)測金屬標(biāo)頭601、702、703的上部。
[0022]在上述系統(tǒng)上實現(xiàn)的一孔多標(biāo)地層沉降分層監(jiān)測方法，包括如下步驟:
[0023]將金屬探測器608從非金屬內(nèi)套管610上端沉入，對于N組監(jiān)測金屬標(biāo)頭601、702、703和標(biāo)定金屬標(biāo)頭609、704、705，每組均為:
[0024]奇數(shù)次探測到的信號為標(biāo)定金屬標(biāo)頭的信號，設(shè)定為該組位置測線位移的計量起占.V，
[0025]對應(yīng)偶數(shù)次探測到的信號為監(jiān)測金屬標(biāo)頭的信號，設(shè)定為該組位置測線位移的計量終占.ζ、 V、、、，
[0026]每組計量起點與計量終點之間測線的位移量為該組監(jiān)測金屬標(biāo)頭與標(biāo)定金屬標(biāo)頭之間相對垂直距離；由于每個標(biāo)定金屬標(biāo)頭與內(nèi)套管上端之間的垂直距離固定不變，進(jìn)而獲得了對應(yīng)監(jiān)測金屬標(biāo)頭與內(nèi)套管上端之間的垂直距離。
[0027]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點在于:
[0028](一)本系統(tǒng)地下部分部件相對較少，主要為監(jiān)測金屬標(biāo)頭，地下部分安裝成本較低；而地上部分可以靈活移動，整體實施成本較低。
[0029](二)本發(fā)明的優(yōu)選方案，使用了非金屬內(nèi)套管以及位于非金屬內(nèi)套管壁上的標(biāo)定金屬標(biāo)頭，將測量量程縮短，減少了誤差和誤差積累。
[0030](三)一孔多標(biāo)地層沉降分層監(jiān)測系統(tǒng)相對于現(xiàn)有技術(shù)中的一孔一標(biāo)，減少了鉆孔的數(shù)量，工程造價大幅降低，占地面積大幅減少。
【附圖說明】
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[0031]圖1為實施例中一孔多標(biāo)地層沉降分層監(jiān)測系統(tǒng)示意圖；圖中，601、702、703代表監(jiān)測金屬標(biāo)頭，602代表地下土層，603代表繞線器，604代表位移計量儀，605代表數(shù)據(jù)記錄儀，606代表漲緊輪，607代表支架，608代表金屬探測器，609、704、705代表標(biāo)定金屬標(biāo)頭，610代表非金屬內(nèi)套管，611代表豎井，612代表測線，613代表地上部分的客體，614代表承臺，615代表非金屬內(nèi)套管底座；701代表滑輪。
[0032]圖2是實施例中監(jiān)測金屬標(biāo)頭的結(jié)構(gòu)主視圖；502、503代表標(biāo)頭爪，506代表中心粧，506-1代表中心粧底部為四棱錐，506-2代表中心粧頂部為的圓柱體；后視圖、左視圖、右視圖與本視圖完全相同。
[0033]圖3是圖2對應(yīng)的俯視圖；圖中，504、505代表標(biāo)頭爪。
[0034]圖4是圖2對應(yīng)的仰視圖。圖中，501代表矩形外端面。
[0035]圖5是實施例中與監(jiān)測金屬標(biāo)頭配合工作的金屬標(biāo)頭安裝器沿中心線剖面示意圖；圖中，I代表第一油缸，2代表撥針，3代表第二傳感器，4代表第一傳感器，5代表壓出口，6代表金屬標(biāo)頭，7代表標(biāo)頭倉，8代表施壓機(jī)構(gòu)，9代表殼體，10、11代表第二油缸的油路，12代表第二油缸，14代表橫向支撐托，15、16代表第一油缸的油路，201代表第一鉸接軸，202代表第二鉸接軸，203代表第三鉸接軸，302代表第二施壓桿，303代表第三施壓桿，401代表錐形下端頭，402代表錐形上端頭。
【具體實施方式】
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[0036]對照圖1，一孔多標(biāo)地層沉降分層監(jiān)測系統(tǒng)，包括:
[0037]地下部分:豎井611 ;嵌入同一豎井孔壁地層3個待監(jiān)測深度的3個監(jiān)測金屬標(biāo)頭601,702,703 ;嵌套于豎井內(nèi)的非金屬內(nèi)套管610 ;位于非金屬內(nèi)套管壁上的3個標(biāo)定金屬標(biāo)頭609、704、705，標(biāo)定金屬標(biāo)頭609、704、705為圓環(huán)狀，固定于非金屬內(nèi)套管外壁，其位置在垂直方向位于對應(yīng)監(jiān)測金屬標(biāo)頭601、702、703的上部；非金屬內(nèi)套管底座615，起到過濾泥沙等固體物的作用；
[0038]地上部分:支架607，位于支架上的滑輪701 ;沿豎井垂直運動的金屬探測器608 ;通過滑輪牽引金屬探測器的測線612 ;位移計量儀604，計量測線的移動量，進(jìn)而測量金屬探測器在豎井內(nèi)的移動量；繞線器603 ;數(shù)據(jù)記錄儀605，記錄包括位移計量儀數(shù)據(jù)在內(nèi)的測量數(shù)據(jù)；漲緊輪606 ;地上部分殼體613 ;承臺614 ;所述金屬探測器包括渦流檢測傳感單元，可對400mm2金屬在距離10mm處探知。
[0039]地下部分安裝:施工豎井611，通過取樣確定監(jiān)測金屬標(biāo)頭601、702、703在地下土層602中的安裝位置，然后利用金屬標(biāo)頭安裝器將監(jiān)測金屬標(biāo)頭逐一安裝在預(yù)定的地下土層中，針對每一監(jiān)測金屬標(biāo)頭的位置，在每一監(jiān)測金屬標(biāo)頭深度減I米位置安裝對應(yīng)的標(biāo)定金屬標(biāo)頭609、704、705，根據(jù)確定的標(biāo)定金屬標(biāo)頭位置逐一安裝在非金屬內(nèi)套管610上，非金屬內(nèi)套管長度自豎井孔底至地面，非金屬內(nèi)套管下端安裝非金屬內(nèi)套管底座615，將安裝好標(biāo)定金屬標(biāo)頭609、704、705和非金屬內(nèi)套管底座615的非金屬內(nèi)套管下入豎井中，非金屬內(nèi)套管與豎井之間間隙充填粘土進(jìn)行密封，至此