一种旋转式分层沉降磁环及其配合沉降管的沉降监测方法与流程

本发明涉及软土地基沉降监测领域，具体涉及一种旋转式分层沉降磁环及其配合沉降管的沉降监测方法，适用于在软土地基中监测深层土体沉降量。

背景技术：

软土地基具有高含水率、高孔隙比、高压缩性、低渗透性和低强度等特点，在上部荷载的作用下极易产生固结沉降，工程中软土地基的沉降变形预测与控制成为关键问题。分层沉降监测正是测定地基内部各分层土的沉降量、沉降速度以及压缩层厚度的有效方法，其操作是将磁力环套在沉降管上，采用钻孔方式一起埋入预设深度，通过探测头探测磁力环的位置来确定沉降值。传统的分层沉降磁环由磁力环和三只呈120度夹角的弹簧片组成，使弹簧片与埋入的土体接触并随之一起沉降，但因弹簧片与土体接触面积过小容易导致磁环脱离土体沉降，后来有研究者提出在磁力环外部上下端各均匀分布三个卡接体，下放的时候将上下端的三个卡接体分别捆扎于沉降管周，待捆扎材料溶解后卡接体散开至预设位置与土体同步沉降，但由于捆扎材料溶解速度并不确定，导致磁力环并不能准确地放至预设位置；并且卡接体与土体之间接触面积小，不能较好的和周围土体同步沉降。还有公开的旋转叶片式沉降环采用钢丝和弹簧的配合控制叶片张开，但是钢丝在随着沉降管下放几十米的地下之后，钢丝是很难拔出的，叶片不张开的情况下无法准确判断土体沉降，且钢丝拔出后不可重复监测。综上，使用传统的分层沉降磁环难以满足沉降监测要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，针对现有分层沉降磁环存在的上述不足，提供一种旋转式分层沉降磁环及其配合沉降管的沉降监测方法，分层沉降磁环旋转后与土体接触面积足够大，可以确保沉降磁环与周围土体沉降位移保持一致，能够准确监测土体沉降值。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种旋转式分层沉降磁环，至少包括环形注塑壳、翼板、挡翼板和磁性体，所述环形注塑壳为内部中空的环形体，环形注塑壳沿其外壁周围开设一圈卡槽，卡槽内均匀设置三个立柱，用于放置翼板；所述磁性体填充在环形注塑壳内，磁性体形成一个圆环并与所述环形注塑壳共享一个圆心；所述翼板设有三个、均匀嵌入所述卡槽内，各个翼板的尾端开一圆孔，圆孔套设在所述卡槽预留的立柱上，使得翼板的尾端与卡槽活动铰接，各个翼板的前端分别与一个挡翼板焊接，焊接处位于挡翼板沿竖向的一侧，当三个翼板均嵌入卡槽内时，挡翼板紧贴环形注塑壳，且挡翼板的竖向与环形注塑壳的横截面垂直。

进一步，所述卡槽的宽度为所述环形注塑壳宽度的一半。

进一步，所述卡槽的厚度为2～3mm，翼板的厚度为1.5～2mm(翼板的厚度略小于卡槽的厚度)。

进一步，还包括两个滚轮，两个滚轮可滚动地对称嵌在所述环形注塑壳内环表面，当旋转式分层沉降磁环套入两侧外表面带凹槽的沉降管时，滚轮卡入沉降管外表面的凹槽内；当旋转式分层沉降磁环和沉降管下放到预设位置时，滚轮不妨碍旋转式分层沉降磁环随土层一起沉降，且保证环形注塑壳与沉降管呈同心环连接。

进一步，在旋转式分层沉降磁环随沉降管沉入土体并旋转之前，所述环形注塑壳、卡槽和翼板构成同心圆；当旋转式分层沉降磁环随沉降管沉入土体并旋转后，所述挡翼板在受到土体一定方向挤压时带动所述翼板旋转打开(土体挤压作用使翼板随着挡翼板运动旋转并张开一定角度)。

进一步，所述挡翼板是一个弯曲的竖直曲面状钢板，钢板厚度为1.5～2mm，当所述环形注塑壳下发放到预定位置旋转时，翼板随着挡翼板弯曲的方向打开一定角度。

进一步，当环形注塑壳旋转后，所述翼板张开角度控制在50-80度(打开的角度由旋转沉降管的角度决定)。

进一步，所述磁性体的充填物为人工磁化的磁铁片(或其他磁性材料)。

本发明还提供了一种上述旋转式分层沉降磁环配合沉降管的沉降监测方法，包括以下步骤：

1)将旋转式分层沉降磁环套入两侧外表面带凹槽的沉降管，并一起下放至预设位置过程中，翼板收拢于卡槽内，滚轮卡入沉降管外表面的凹槽之内并用黏土固定(确保了下放过程顺畅和旋转式分层沉降磁环位置的相对固定)；

2)当旋转式分层沉降磁环套入两侧带凹槽的沉降管下放到位后，通过旋转沉降管带动旋转式分层沉降磁环旋转，竖直向的挡翼板受到土体挤压带动翼板旋转打开进入土体，此时，旋转式分层沉降磁环的滚轮和沉降管外表面的凹槽之间的黏土溶于水不再起到固定作用，确保旋转式分层沉降磁环与周围土体沉降位移保持一致；

3)以沉降管孔口为标高，顺孔方向缓慢放入分层沉降仪的探头，当探头敏感中心与旋转式分层沉降磁环相交时，分层沉降仪发出“嘟嘟”的报警声，此时分层沉降仪上的钢尺在参照点上(沉降管孔口)的指示值即是旋转式分层沉降磁环所在深度值；比较每次的深度值，得出旋转式分层沉降磁环的沉降量。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、环形注塑壳与以往不同，外表面多了卡槽，卡槽与翼板及挡翼板配合，使得旋转式分层沉降磁环套入两侧带凹槽的沉降管下放到位后，确保土体受力均匀，磁力环能准确地放至预设位置；

2、旋转式分层沉降磁环和沉降管下放到位后，通过旋转沉降管带动旋转式分层沉降磁环旋转，竖直向的挡翼板受到土体挤压带动翼板旋转打开进入土体，且翼板打开面积较大，能较好的和周围土体同步沉降，确保旋转式分层沉降磁环与周围土体沉降位移保持一致，便于监测土体沉降值。

附图说明

图1为本发明旋转式分层沉降磁环旋转前的俯视图；

图2为本发明旋转式分层沉降磁环旋转前的正视图；

图3为本发明旋转式分层沉降磁环旋转后的俯视图；

图4为本发明旋转式分层沉降磁环旋转后的正视图；

图5为本发明旋转式分层沉降磁环旋转前的立体图；

图6为本发明旋转式分层沉降磁环旋转后的立体图；

图中，1-环形注塑壳，2-卡槽，3-翼板，4-挡翼板，5-磁性体，6-滚轮。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步阐述。

本实施例提供的一种旋转式分层沉降磁环，包括环形注塑壳1、设置于环形注塑壳外环表面中心的卡槽2、放置于卡槽2内部的翼板3和焊接在翼板3前端的挡翼板4、充填于环形注塑壳1内部的磁性体5和设置在环形注塑壳1内环表面的滚轮6；旋转式分层沉降磁环旋转前的结构俯视图和正视图分别如图1和图2所示，翼板3前端焊接呈竖直曲面的挡翼板，翼板3完全放置于卡槽2内部且没有露出部分，挡翼板4位于环形注塑壳1外环边缘等待旋转，环形注塑壳1中填充磁性材料的磁性体5，磁性体5与环形注塑壳1共享一个圆心。

本发明实施例旋转式分层沉降磁环配合沉降管的沉降监测方法，包括以下步骤：

1)将旋转式分层沉降磁环套入两侧外表面带凹槽的沉降管，并一起下放至预设位置过程中，翼板3收拢于卡槽2内，滚轮6卡入沉降管外表面的凹槽之内并用黏土固定，确保了下放过程顺畅和旋转式分层沉降磁环位置的相对固定；

2)当旋转式分层沉降磁环套入两侧带凹槽的沉降管下放到位后，通过旋转沉降管带动旋转式分层沉降磁环旋转，竖直向的挡翼板4受到土体挤压带动翼板3旋转打开进入土体，此时，旋转式分层沉降磁环的滚轮6和沉降管外表面的凹槽之间的黏土溶于水不再起到固定作用，确保旋转式分层沉降磁环与周围土体沉降位移保持一致；

3)以沉降管孔口为标高，顺孔方向缓慢放入分层沉降仪探头，当探头敏感中心与旋转式分层沉降磁环相交时，分层沉降仪发出“嘟嘟”的报警声，此时分层沉降仪上的钢尺在参照点上(沉降管孔口)的指示值即是旋转式分层沉降磁环所在深度值；比较每次的深度值，可得出旋转式分层沉降磁环的沉降量。

旋转式分层沉降磁环旋转后的结构俯视图和正视图如图3和图4所示，环形注塑壳1顺时针旋转之后，挡翼板4受到土体挤压作用带着翼板3脱离卡槽2张开一定角度，此时，翼板3与土体接触，确保后期同步沉降。

旋转式分层沉降磁环旋转前和旋转后的结构立体图如图5和图6所示，更加直观的表现了各个构件的分布与组成作用，翼板3张开过程与土体一起变形确保土体受力均匀，翼板3与土体接触面积比较大，确保沉降磁力环与周围土体沉降位移保持一致，便于监测土体沉降值。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。