软土地层深层土体分层沉降监测的方法及装置与流程

文档序号:20512024发布日期:2020-04-24 18:38阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种软土地层深层土体分层沉降监测的装置,其特征在于,包括:设置于地层中作为探头行进通道的测管、若干具有信号发生功能的沉降标、用于向测管内注液并完成液面基准调平以及探头提升和沉放的监测控制模块、数据采集及处理模块以及用于探测沉降标信号的探头;所述沉降标包括信号发生元件;所述监测控制模块包括注液调平装置、探头收放装置以及测管接头套;所述探头包括信号接收元件与液压量测元件,所述沉降标在监测作业前预先设置于测管周边地层中,所述沉降标竖向间隔设置且各沉降标与测管之间具有一定间距,所述监测控制模块安装于测管上方,所述注液调平装置通过测管接头套与测管连通,通过所述注液调平装置向测管中注液并进行液面基准调平,所述探头收放装置能够控制所述探头在所述测管中进行升降,数据采集及处理模块接收来自探头的测量数据并对测量数据进行处理以得到软土地层深层土体竖向分层监测点位的沉降情况。

2.如权利要求1所述的软土地层深层土体分层沉降监测的装置,其特征在于,所述数据采集及处理模块将探头中的信号接收元件所接收到的沉降标发生信号绘制成信号强度波形曲线,且所述数据采集及处理模块能够将探头中的液压量测元件所测得的探头当前位置的测管内液压强度换算成探头的深度水准坐标并绘制成探头水准坐标曲线,其中所述信号强度波形曲线上的波峰位置对应所述探头水准坐标曲线上的坐标值是各沉降标当前的实际水准坐标,所述数据采集及处理模块根据沉降标当前的实际水准坐标值的变化逐步推算软土地层深层土体竖向分层监测点位的沉降情况。

3.如权利要求1所述的软土地层深层土体分层沉降监测的装置,其特征在于,还包括一基准点,所述基准点为设置在工程影响范围以外的地层位移不动点,单次监测作业前通过所述注液调平装置向测管中注液并调整注液调平装置的最大液面高度与基准点水平高程始终保持一致。

4.如权利要求3所述的软土地层深层土体分层沉降监测的装置,其特征在于,所述沉降标在护壁套筒的保护下通过沉降标径向植入装置经护壁套筒筒身对应的植标预留孔逐一植入地层中,所述沉降标径向植入装置包括植标控制箱、牵引线以及植标器,所述植标器位于护壁套筒内,所述护壁套筒是在钻孔掘削过程中跟进下放于地层中,所述护壁套筒在筒身根据竖向分层监测位置要求设置一系列的植标预留孔,且所述植标预留孔采用临时封孔,所述植标控制箱通过驱动抽拉牵引线带动所述植标器在护壁套筒内上下移动且能够将所述植标器对准护壁套筒的各植标预留孔位置,所述植标器能够利用所述护壁套筒极为有限的筒内空间将各沉降标经对应的植标预留孔植入地层内,使得沉降标独立设置于地层内,能够随周围土体自由一致位移。

5.如权利要求4所述的软土地层深层土体分层沉降监测的装置,其特征在于,所述植标器包括标匣、微型多级伸缩液压油缸、以及微型液压动力单元,所述标匣包括标匣壳以及螺旋弹簧,所述沉降标横向设置且依次叠置于所述标匣壳内,所述标匣壳内最下方的沉降标所在的空间为发射仓,所述螺旋弹簧设置于所述标匣壳内并且位于最上方的沉降标与标匣壳的顶板之间,所述螺旋弹簧能够将沉降标往发射仓逐个推送,所述标匣壳的两侧对应发射仓位置分别开设沉降标发射口以及沉降标驱动口,所述微型液压动力单元通过两个油路与微型多级伸缩液压油缸连接为其提供动力,所述微型多级伸缩液压油缸经沉降标驱动口驱动位于发射仓内的沉降标依次经所述沉降标发射口以及护壁套筒的植标预留孔进入地层。

6.如权利要求4所述的软土地层深层土体分层沉降监测的装置,其特征在于,所述测管采用柔性材料,所述测管置入由护壁套筒保护的导孔中,在所述护壁套筒与内置的测管之间填充黏性土球。

7.如权利要求1所述的软土地层深层土体分层沉降监测的装置,其特征在于,所述数据采集及处理模块,根据公式p=ρgh将来自探头探测到液压强度p换算得到当下探头所处深度的水准坐标h,绘制成探头水准坐标曲线,其中,ρ为液体的密度,g为重力加速度。

8.一种软土地层深层土体分层沉降监测的方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤1,监测装置安装:安装如权利要求1-7中任意一项所述的软土地层深层土体分层沉降监测的装置;

步骤2,初始值标定:通过监测控制模块中的探头收放装置控制探头在测管中逐步下沉,随着探头的下降,数据采集及处理模块采集到探测信号强度波形以及探头水准坐标,得出各沉降标的初始高程h0,完成整个测量作业周期的初始值标定;

步骤3,跟踪监测:随着工程进行,所植入的沉降标将会随周边地层发生协同位移,一定间隔时间内采用步骤2中方法进行逐步跟踪监测,获取各沉降标的各阶段的竖向高程hn;

步骤4:数据处理,结果输出:数据采集及处理模块对每一次监测结果进行汇总并图形输出,将信号强度波形曲线与探头水准坐标曲线同步并行绘制,其中信号强度波形曲线上的波峰位置对应的探头水准坐标曲线上的坐标值是沉降标目前的实际水准坐标值,将本次测得的各点水准坐标减去初始标定值得到各沉降标的竖向位移值δn,δn=hn-h0,至此达到地层深层沉降监测的目的;

步骤5:每一次测量完毕,撤除监测控制模块以及数据采集及处理模块,并恢复安装孔口保护盖。

9.一种如权利要求8所述的软土地层深层土体分层沉降监测的方法,其特征在于,所述步骤1包括:

步骤11,在监测点位采用钻机进行导孔的钻进掘削,同时采用护壁套筒跟进沉放;

步骤12,将所述沉降标设置于测管周边地层中,使得所述沉降标竖向间隔设置且各沉降标与测管之间具有一定间距;

步骤13,将测管放入护壁套筒内,同时对测管与护壁套筒之间的间隙进行填充,随后将护壁套筒提拔出地表面,进一步保证填充密实度,最后,在测管的顶部设置孔口保护盖;

步骤14,移除测管的顶部的孔口保护盖,将监测控制模块安装于所述测管的上端,并通过测管接头套使得注液调平装置与测管连通,通过注液调平装置向所述测管内注液,并根据基准点设置所述注液调平装置内液体的液面高度,所述基准点为设置在工程影响范围以外的地层位移不动点。

10.一种如权利要求9所述的软土地层深层土体分层沉降监测的方法,其特征在于,所述步骤12包括:

步骤121,安装沉降标径向植入装置,所述沉降标径向植入装置包括植标控制箱、牵引线和植标器,所述植标器位于护壁套筒内,所述护壁套筒在筒身预先根据竖向分层监测位置要求设置一系列的植标预留孔且所述植标预留孔预先采用橡胶片进行封孔,所述植标器包括标匣、微型多级伸缩液压油缸、以及微型液压动力单元,所述标匣包括标匣壳以及螺旋弹簧,所述沉降标横向设置且依次叠置于所述标匣壳内,所述标匣壳内最下方的沉降标所在的空间为发射仓,所述螺旋弹簧设置于所述标匣壳内并且位于最上方的沉降标与标匣壳的顶板之间,所述螺旋弹簧能够将沉降标往发射仓逐个推送,所述标匣壳的两侧对应发射仓位置分别开设沉降标发射口以及沉降标驱动口,所述微型液压动力单元通过两个油路与微型多级伸缩液压油缸连接为其提供动力,所述微型多级伸缩液压油缸经沉降标驱动口驱动位于发射仓内的沉降标依次经所述沉降标发射口以及护壁套筒的植标预留孔进入地层;

步骤122,通过所述微型多级伸缩液压油缸的多级大行程伸缩顶杆的伸展运动将位于所述发射仓内的沉降标经护壁套筒上对应的植标预留孔径向植入地层内,植入地层的所述沉降标与所述护壁套筒需确保一定间距,植标完成后所述微型多级伸缩液压油缸收回伸缩顶杆,同时在所述螺旋弹簧驱动作用下标匣内下一个沉降标弹射进入发射仓;

步骤123,通过植标控制箱驱动牵引线逐步提升植标器,使得植标器发射仓中的沉降标发射口抵达护壁套筒中的下一植标预留孔位置,重复步骤121进行相应沉降标的植入,直至完成所有沉降标的植标作业。


技术总结
本发明提供了软土地层深层土体分层沉降监测的方法及装置,该装置包括:设置于地层中的测管、若干沉降标、监测控制模块、数据采集及处理模块以及用于探测沉降标信号的探头;监测控制模块包括注液调平装置、探头收放装置以及测管接头套;探头包括信号接收元件与液压量测元件。沉降标在监测作业前预先设置于测管周边地层中,通过注液调平装置向测管中注液并进行液面基准调平,探头收放装置控制探头在测管中逐步下放,数据采集及处理模块对探头所测数据进行采集处理以获取软土地层深层土体竖向分层监测点位的沉降情况。本发明能大幅降低测管自身刚度对监测精度的影响;并可实现单孔多点自动化快速测量,提高土体分层沉降的监测精度和效率。

技术研发人员:龚剑;周泉吉;房霆宸;张阿晋;左俊卿;房超珺
受保护的技术使用者:上海建工集团股份有限公司
技术研发日:2019.11.29
技术公布日:2020.04.24
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