土体分层沉降监测设备的制作方法

本实用新型涉及土体沉降测量技术领域，具体讲是一种土体分层沉降监测设备。

背景技术：

在土体特别是软土体中作业如沉桩、挖基坑时，往往容易使得作业区周围的土体产生沉降。而土体沉降时，不同深度的土体沉降的位移是不同的，即土体是分层沉降的。出于工程安全监测的考量，要监测不同深度的土体，就要对土体进行分层沉降监测。

现有技术的土体分层沉降监测设备包括多个水平的沉降板、一根导向管和一个探头，每个沉降板均设有一个中心孔，探头与一根卷尺固定，探头与报警装置(如蜂鸣器或警示灯等)连接，人们在测量的土体中挖一个测量孔，多个沉降板固定在不同层高的孔壁上，导向管竖直插入测量孔且导向管贯穿全部沉降板的中心孔，探头位于导向管内且能沿导向管上下运动。测量过程为：将探头从导向管顶端沿着导向管缓慢下垂，探头下降过程中，会依次穿过不同层高的沉降板，当探头与某层的沉降板等高时，会触发该层沉降板，使得该层沉降板向报警装置发出信号报警，此刻人们读取的与探头连接的卷尺的读数，就是该层沉降板的实际深度，人们将该层沉降板的实际深度与该层沉降板最初的安装深度进行比对，其差值就是该层高的土体的沉降位移值。

沉降板和探头是搭配使用的，一般是在沉降板上固定水平磁环，而在探头设置磁敏电阻，两者搭配使用，磁敏电阻探头沿着导向管下降，而由磁环的磁感线分布规律可知，磁敏电阻探头与一个磁环高度等高重合时，磁场强度最大，此时磁敏电阻的阻值为零，电路形成通路，作为报警装置的灯泡或蜂鸣器报警，而磁敏电阻不与该沉降板的磁环高度重合时，磁场强度减小，磁敏电阻阻值增大，电路断开，不再报警。

当然，现有技术的土体分层沉降监测设备还包括一个很重要的装置，即用于将各个沉降板安装固定在土体测量孔内不同高度的孔壁上的装置，简称沉降板安装装置。

传统的沉降板安装装置是弹片和拉绳式的，如图1所示，它包括多组弹片爪104和一根绳子108，每组弹片爪104与每个沉降板102等高，每组弹片爪104包括四根弹簧片105，弹簧片105的下端与沉降板102固定，弹簧片105的弯折处外凸成外尖106，弹簧片105 的顶部设有内尖107，在自然状态下，弹片爪104的四弹簧片105向外撑开，但安装到测量孔103内时，先用一根绳子108从下往上将每一层的弹片爪104缠紧在导向管101上使得弹簧片105的内尖107与导向管101抵紧，并用活结109固定，然后将导向管101插入测量孔103，需要安装每一层的沉降板102时，扯动绳子108的自由端，这样，绳子108 会从上往下逐层松开活结109，而每一层的活结109松开的瞬间，每组弹片爪104的弹簧片105迅速撑开，四个弹簧片105的四个外尖106会迅速插入测量孔103的孔壁土体内。

上述传统的沉降板安装装置存在以下缺陷：扯动绳子时，容易带动沉降板，将其带偏，导致沉降板初始安装高度出现偏差，影响后续测量结构；其次，上述沉降板是依靠弹簧片的弹力嵌入土体，但如果土质较硬，根本插不进去，沉降板自然无法固定；而且，绳子每一层都打有活接，一旦某个节点绳子缠死，则后续活接均无法打开，后续的沉降板均无法固定。

当然，为了克服上述传统安装装置的缺陷，也有人提出了充气式沉降板安装装置的方案，如图2所示，沉降板102贯通导向孔110，导向孔110内设有插销111，而沉降板102 中央设置充气囊112，充气囊112上固定顶推杆113。利用充气囊112膨胀，外推顶推杆 113，进而外推插销111使其插入土体，实现沉降板102与土体测量孔103孔壁的固定。

但上述充气式沉降板安装装置在实际使用中，暴露出几个问题，并不实用。首先，上述充气囊与测量孔的孔壁长期刮擦，孔壁内也客观存在碎石等杂物，而且充气囊上还固定了硬质的顶推杆，所以充气囊经常被扎破漏气，工作的稳定性和可靠性差，使用寿命短；而且，需要将整个充气囊从下到上全部充满气，才能使其向外鼓胀，外推插销，故速度慢，耗时久。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种将沉降板安装到测量孔孔壁的过程快速、精确、方便、可靠的土体分层沉降监测设备。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种土体分层沉降监测设备，它包括一根导向管、多个不同高度的沉降板和探头，沉降板的中心孔套合在导向管上；导向管上设有不同高度的多圈贯通管壁的过孔，每圈过孔与每层沉降板等高；每个沉降板上设有与等高的过孔正对的导向孔；每个导向孔从外到内依次设有插销、电磁线圈和限位销，限位销的外端位于导向孔内而内端插入对应的过孔内；沉降板上还设有电源，限位销内端设有光敏电阻，电源、光敏电阻和电磁线圈三者电连接；电磁线圈通电后会吸附限位销并外推插销；探头上设有光源。

本实用新型的设备安装沉降板的过程为，将导向管插入测量孔并固定，此时，对于每一个沉降板来说，限位销的两端分别插入沉降板的导向孔和导向管的过孔，也就是说限位销将沉降板支承在导向管上而不掉落，用卷尺牵引着探头沿着导向管下落，当探头到达沉降板高度时，探头发光，使得该高度的限位销的光敏电阻阻值发生变化甚至趋近于零，则该高度的沉降板的电源对电磁线圈通电，使得限位销被吸附与导向管的过孔脱离，同时插销被排斥向外插入测量孔的孔壁土体中，这就完成了沉降板与测量孔孔壁的安装固定，且同时使得沉降板与导向管脱离，确保沉降板会随着测量孔土体自由沉降。

本实用新型土体分层沉降监测设备与现有技术相比，具有以下显著优点和有益效果：

首先，该沉降板与土体的固定是依靠电磁线圈的排斥力将插销匀速缓慢插入土体内，整个过程受力均匀稳定，而且不会像现有技术拉拽绳子时存在外力干扰，故能保证沉降板安装位置精确、沉降板位置水平；而且，正是由于插销插入土体的过程受力均匀稳定，故插销与土体固定牢固，不会上下晃动，保证了测量结果的准确性；该方案是利用光源和光敏电阻的相互作用导通电路来工作，省去了充气囊，自然也不存在漏气的隐患，工作稳定性强，使用寿命长，可靠性高；而且，本申请只需要将发光探头垂下就可以完成沉降板安装，无需等待气囊全部充满，故速度快、效率高。

作为优选，插销与限位销之间设有连杆，连杆贯通电磁线圈，限位销外端设有用于被电磁线圈吸附的第一磁铁块，这样，电磁线圈通电时，限位销被吸附与导向管脱离的同时，经连杆同步外推插销，实现沉降板固定功能；即由于上述结构布局合理，只需要一个磁铁块就实现了两个部件的移动功能，降低了造价、节省了成本。

作为改进，插销与限位销之间设有连杆，连杆贯通电磁线圈，插销内端设有用于被电磁线圈排斥的第二磁铁块，这样，电磁线圈通电后，直接将插销外推、且经连杆同步拉动限位销，一举实现沉降板与测量孔孔壁固定和与导向管脱离。

作为进一步优选，每个沉降板上的导向孔为四个，沿沉降板周向均匀分布；导向管上每圈过孔也为四个，沿导向管周向均匀分布，每个沉降板上的插销、电磁线圈和限位销也为四组；这样，使得沉降板受力均匀合理，与测量孔孔壁固定更牢固。

作为还进一步优选，每个沉降板上设有信号发射器，信号发射器也与电源和光敏电阻连接；而该监测设备的报警装置上设有信号接收器，这样，当光源探头与沉降板等高后，光敏电阻阻值降低，信号发射器得电，发射信号，使得警报装置报警，此时读出连接探头卷尺的刻度，即为此刻沉降板的深度。上述结构使得测量结果更加精确。

附图说明

图1是现有技术土体分层沉降监测设备的拉绳式沉降板安装装置的侧视结构示意图。

图2是现有技术土体分层沉降监测设备的气囊式沉降板安装装置的侧视结构示意图。

图3是本实用新型土体分层沉降监测设备的一种实施例的局部侧视结构示意图。

图4是本实用新型土体分层沉降监测设备的另一种实施例的侧视局部放大结构示意图。

图5是本实用新型土体分层沉降监测设备的每个沉降板的电路连接示意图。

图中所示

现有技术的拉绳式安装装置的零部件 101、导向管，102、沉降板，103、测量孔， 104、弹片爪，105、弹簧片，106、外尖，107、内尖，108、绳子，109、活结。

现有技术的气囊式安装装置的零部件 102、沉降板，103、测量孔，110、导向孔， 111、插销，112、充气囊，113、顶推杆。

本实用新型的安装装置的零部件 1、导向管，2、沉降板，3、探头，4、过孔，5、导向孔，6、插销，7、电磁线圈，8、限位销，9、光敏电阻，10、第一磁铁块，11、连杆， 12、第二磁铁块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图3、图4、图5所示，本实用新型土体分层沉降监测设备，它包括一根导向管1、多个不同高度的沉降板2和探头3。每个沉降板2的中心孔套合在导向管1上。导向管1 上设有不同高度的多圈贯通导向管1管壁的过孔4，每圈过孔4与每层沉降板2等高，每圈过孔4为四个，沿导向管1管壁周向均匀分布。

每个沉降板2上设有与等高的过孔4一一正对的导向孔5；也就是说，每个沉降板2 的导向孔5也是四个且沿着沉降板2周向均匀分布。

每个导向孔5从外到内依次设有插销6、电磁线圈7和限位销8，也就是说，一个插销 6、一个电磁线圈7和一个限位销8为一组，每个沉降板2上设有四组上述组件。电磁线圈 7固定在导向孔5内，而插销6和限位销8均是与导向孔5滑动配合。而初始状态下，限位销8的外端位于导向孔5内而内端插入与导向孔5对应的过孔4内。沉降板2上还设有电源，限位销8内端设有光敏电阻9，电源、光敏电阻9和电磁线圈7三者电连接。

电磁线圈7通电后会吸附限位销8并外推插销6；探头3上设有光源。实施例1中，插销6与限位销8之间设有连杆11，连杆11贯通电磁线圈7，限位销8外端设有用于被电磁线圈7吸附的第一磁铁块10。

而实施例2中，插销6与限位销8之间设有连杆11，连杆11贯通电磁线圈7，插销6 内端设有用于被电磁线圈7排斥的第二磁铁块12。

当然，插销6与限位销8之间完全可以不设置连杆11，而是在限位销8外端设有用于被电磁线圈7吸附的第一磁铁块10而同时在插销6内端设有用于被电磁线圈7排斥的第二磁铁块12。

每个沉降板2上设有信号发射器，信号发射器也与电源和光敏电阻9连接；而该监测设备的报警装置上设有信号接收器。为搭配光敏电阻9使用，本申请的导向管1优选透明材料制成。

对于每一个沉降板2来说，其电路连接关系如下：电源与光敏电阻9和信号发射器串联成支路，并分别与四个电磁线圈7并联。