一种总密度可按需调整的分层沉降磁环的制作方法

本实用新型涉及岩土工程中的分层沉降监测装置领域，具体是一种总密度可按需调整的分层沉降磁环。

背景技术：

分层沉降观测是测定土体内部各分层土的沉降量、沉降速率以及压缩层厚度的有效方法，通常可采用分层沉降仪(分层沉降计)对土体进行分层沉降观测。分层沉降仪的测量系统主要由对磁性材料敏感的探头、带刻度的标尺、电感探测装置以及埋设于土层中的沉降磁环和沉降管组成。其中，沉降管一般由柔性塑料管制成，沉降管外每隔一定距离套设一个沉降磁环，地层沉降时带动沉降磁环同步下沉。当探头从钻孔中缓慢下放遇到预埋在钻孔中的沉降磁环时，电感探测装置上的蜂鸣器就会发出叫声，这时根据标尺在孔口的刻度，就可以计算沉降磁环所在位置与孔口的距离。通过对比随时间变化各沉降磁环所在位置的变化，得出各地层随时间的位移变化情况。

安装沉降磁环时，首先需要钻孔，钻孔完成后一般需要对孔底进行清洗，将套接有沉降磁环的沉降管放入钻孔中，沉降管可逐节连接至略深于预设监测点的深度处，沉降磁环一般置于地层分界处，利用纸线将沉降磁环固定在沉降管上，待纸线在钻孔中遇水后崩断，沉降磁环的锚固片弹开嵌入土体中后，用中粗砂填充沉降管外壁与钻孔内壁的间隙，然后固定沉降管管口，沉降磁环安装即可完成，后续可基于各沉降磁环进行分层沉降观测。

沉降磁环是沉降测量系统中的关键部件，外壳注塑成形，内安装磁性材料，与沉降仪的探头性能相配合。常见的沉降磁环如图1所示，其外壳体积固定，整体密度为定值，在后续使用过程中起总体密度无法发生改变。而分层沉降仪使用的环境千变万化，不同工程中沉降磁环周边土体的密度差别较大。如在滩涂围填工程中，土体通常为强度低、含水量大、渗透性差以及压缩性高的淤泥和淤泥质粘土，土体密度较小，沉降磁环埋设在该环境中进行沉降监测时，沉降磁环的密度往往大于周边土体的密度，即土体未发生沉降时沉降磁环也能由于自重而发生下沉，进而引起监测数据的不准确；而在一些低水位的高填方工程中，填土密度往往大于沉降磁环的密度，沉降磁环的下沉与土体的下沉往往不同步。可见，传统沉降磁环总体密度固定不变的设计方法，难以有效适应各类场地环境，有可能导致监测数据存在一定的误差。可见，有必要发展一种总密度可按需调整的分层沉降磁环。

技术实现要素：

本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种总密度可按需调整的分层沉降磁环，其结构简单、组装方便，可按需调整沉降磁环的总体密度，以便适应各类场地环境。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

总密度可按需调整的分层沉降磁环，其特征在于：包括刚性外壳，刚性外壳为内部中空的环形壳体，其中空部分填充磁性材料，刚性壳体中心具有供沉降管穿过的通孔，刚性外壳一端沿着环形安装有多个间隔均匀分布在通孔外周的锚固片，锚固片分别向外伸展延伸，所述刚性外壳环璧上设有与通孔同轴的环状凹槽；

还包括弹性材料制成的弹性外壳，弹性外壳的内部中空构成密度调节材料的填入腔室，弹性外壳环璧上设有与填入腔室联通的启闭连接口，弹性外壳形状与刚性外壳外侧壁上的环形凹槽形状匹配，弹性外壳整体嵌入刚性外壳外环璧上的环状凹槽内。

所述的总密度可按需调整的分层沉降磁环，其特征在于：所述弹性外壳通过张拉发生弹性变形套入或取出刚性外壳的环状凹槽内。

所述的总密度可按需调整的分层沉降磁环，其特征在于：所述弹性外壳嵌入刚性外壳的环状凹槽后整体外轮廓呈连续、浑圆分布状，弹性外壳与刚性外壳紧密接触无间隙。

所述的总密度可按需调整的分层沉降磁环，其特征在于：所述密度调节材料为散体材料，散体材料为铁砂颗粒、砂砾、沙土、水、黏土，散体材料的密度根据工作对象的土体密度选择，各沉降磁环总体密度与其工作状态时周边土体的密度相等。

与现有技术相比，本实用新型的优点为：

1、本实用新型沉降磁环的密度可按需调整，基于启闭连接口向弹性外壳内按需装入不同重量的散体材料后，可使沉降磁环的总体密度与其工作状态时周边土体的密度相等，消除了沉降磁环与周边土体重度不一致对沉降监测的影响，提高了分层沉降的观测精度；

2、本实用新型通过张拉弹性外壳发生弹性变形可使其方便的套入刚性外壳或从刚性外壳上取出，便于独立的向弹性外壳内填充物质，也便于工作结束后清洗各部件，操作方便，效率高。

附图说明

图1传统沉降磁环三维结构示意图。

图2为本实用新型的三维结构示意图。

图3为本实用新型的刚性外壳三维结构示意图。

图4为本实用新型的弹性外壳三维结构示意图。

图5为本实用新型的剖面图。

附图标记说明：1、刚性外壳；2、锚固片；3、弹性外壳；4、启闭连接口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，一种总密度可按需调整的分层沉降磁环，包括刚性外壳1与弹性外壳3；刚性外壳1呈轴对称状态，刚性外壳1中同轴设有圆柱形孔洞供沉降管穿越，刚性外壳1轴向一端均匀、对称的设置多个锚固片2，锚固片2环绕在圆柱形孔洞对应端孔口周围，并分别向刚性外壳1外伸展延伸，磁性材料安装在中空、封闭的刚性外壳1的内部；刚性外壳1沿外侧环向同轴设置环状凹槽，弹性外壳3的形状与环状凹槽匹配，使弹性外壳3能正好嵌入该环状凹槽内；弹性外壳3由弹性材料制成，弹性外壳3壳体内部中空，弹性外壳3上设置一个可打开与封闭的启闭连接口4，通过启闭连接口4可向弹性外壳3的内部填入所需密度的散体材料；弹性外壳3通过张拉发生弹性变形套入刚性外壳1的环状凹槽内，或从刚性外壳1的环状凹槽内取出；弹性外壳3嵌入刚性外壳1的环状凹槽后，在沉降监测工作过程中弹性外壳3无法从刚性外壳1上自行脱落，如图2所示。

刚性外壳1的形状如图3所示，弹性外壳3的形状如图4所示，两者组装后的剖面图如图5所示。

弹性外壳3嵌入刚性外壳1的凹槽后，弹性外壳3与刚性外壳1之间相互接触紧密，整体外轮廓呈连续、浑圆分布状，弹性外壳3与刚性外壳1之间无明显间隙。即弹性外壳3与刚性外壳1组合后，其外轮廓形状与传统沉降磁环大体相同，弹性外壳3与刚性外壳1整体形成一体，如图2与图5所示。

弹性外壳3内按需装入不同密度的散体材料后，可使各沉降磁环的总体密度与其工作状态时周边土体的密度相等。弹性外壳3壳体内部中空，基于启闭连接口4可向弹性外壳3内部填充物质，且填入物质后基于启闭连接口4可进行固定与封口，使弹性外壳3内部的物质不会外溢。如果沉降磁环的总体密度较大，可向弹性外壳3内部装入密度较大的铁砂颗粒作为散体材料；如果沉降磁环的总体密度适中，可向弹性外壳3内部装入砂砾、沙土等作为散体材料；如果沉降磁环的总体密度较小，可向弹性外壳3内部装入水、黏土等作为散体材料。总之，可以参照工作环境中沉降磁环周边土体的密度，设计并配置使沉降磁环的总体密度与其周边的土体密度相等。

进一步地，同一钻孔中不同位置处的土体密度也不尽相同，因此，可逐个配置各沉降磁环的总体密度，使各沉降磁环的总体密度与其工作位置处的土体密度相等。即可实现同一套管上的各个沉降磁环的密度互不相同，这是传统沉降磁环无法实现的。沉降磁环的总体密度与其工作状态时周边土体的密度相等，消除了沉降磁环与周边土体重度不一致对沉降监测数据的影响，提高了分层沉降的观测精度。

通过张拉弹性外壳发生弹性变形可使其方便的套入刚性外壳或从刚性外壳上取出，便于独立的向弹性外壳内填充物质，也便于工作结束后清洗各部件，操作方便，效率高。弹性外壳3可采用橡胶材料制作，选材方便，价格低廉。

附图中仅展示了弹性外壳与刚性外壳的部分形状及部分连接方式的情况，按照所提思路，可以改变弹性外壳与刚性外壳的形状与连接方式，形成其他相关类型的总密度可按需调整的分层沉降磁环，其均属于本技术的等效修改与变更，此处不再赘述。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本实用新型不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本实用新型的保护范围之内。