深厚淤泥地层中U型成槽监测装置的制作方法

深厚淤泥地层中u型成槽监测装置
技术领域
1.本技术属于城市地铁车站深基坑施工领域，涉及一种成槽监测装置，具体涉及一种用于深厚淤泥土层的u型成槽监测装置。


背景技术：

2.随着城市用地愈趋紧张，为了充分利用地下空间，提高地下空间的利用率，缓解城市用地紧张的现状，城市中心区深基坑开挖项目越来越多，地下连续墙支护方式在基坑支护中的应用也越来越广泛，对成槽的倾斜和强度监测工作也应运而生。以往的成槽倾斜监测方法主要是将超声波探测仪缓缓深入成槽底部，通过读取超声波探测仪数据得知成槽发生的倾斜变化。但是这种方法功效低，无法做到随时测量，测量的数据也仅限于成槽的倾斜，测量过程容错率低，一旦失误就要重新开始测量，且难以实现对深厚淤泥地层成槽倾斜的监测。
3.深厚淤泥地层具有孔隙比大、天然含水量高、压缩性高、渗透性低且强度低等特性，严重限制了道路、桥梁、房屋等基础设施的建设，深厚淤泥土层中成槽的倾斜与强度监测显得尤为重要。


技术实现要素：

4.本技术的目的是，为了克服上述现有技术的不足，提供一种用于深厚淤泥土层的成槽监测装置，并具可实时监测，功效高，检测内容多元化的特点。
5.为了实现上述目标，本技术提供了如下技术方案：
6.一种深厚淤泥地层中u型成槽监测装置，包括倾斜监测装置7和强度监测装置，倾斜监测装置7用于测量u型成槽的倾斜角度，强度监测装置用于监测u型成槽外土体的强度。
7.所述倾斜监测装置7包括倾斜水收集装置71、u型管排水口72、u型管73、液体74；所述u型管73中装满液体74；所述两个倾斜水收集装置71分别安装在两个u型管排水口72的下侧，用于收集u型管73排出的液体。所述两个u型管排水口72分别设置在u型管73管口的上部，开口朝向成槽内侧；所述倾斜水收集装置71包括玻璃刻度管711、活塞712、刻度管底部固定器713、容量瓶714。所述玻璃刻度管711为带有刻度的细长玻璃管，下部与刻度管底部固定器713连接；所述刻度管底部固定器713与容量瓶714底部连接；所述容量瓶714为承装u型管73排出的液体74的容器；所述活塞712为轻质材质，呈“工”字型，密度小于液体74的密度，内部呈空心，可使玻璃刻度管711穿过。
8.通过活塞712顶部与玻璃刻度管711上刻度线重合处可读取倾斜水收集装置71收集的液体74的体积。通过计算，得到u型管73中液体74下降的高度h，设定u型管排水口72与成槽中心点的距离为s，则h/s的值即为倾斜角的正切值，从而得到倾斜角。
9.所述强度监测装置包括信号传输线1、控制箱2、电磁弹射应变仪4；控制箱2与电磁弹射应变仪4通过信号传输线1连接，控制箱2为电磁弹射应变仪4提供电源。
10.所述控制箱2包括导线21、信号装置22、电源23、电流控制器24。所述信号装置22与
电源23通过导线21连接，并与信号传输线1连接，用于存储电磁弹射应变仪4监测数据；所述电流控制器24与电源23连接，用于控制电源23输出电流方向。
11.所述电磁弹射应变仪4安装在地连墙混凝土中，包括应变片41、传导线42、小滚轮43、磁铁44、电磁铁45、连接杆46。所述应变片41成板状结构，固接在连接杆46的外侧，与土体面接触；所述连接杆46为中空管，传导线42一端与应变片41连接，另一端穿过连接杆46、磁铁44、电磁铁45后与信号传输线1连接；所述磁铁44一侧与连接杆46尾部固接；电磁铁45设置在磁铁44的另一侧，且两构件间设置一定间距。
12.在连接杆46中部设置有上下两组小滚轮43，用于连接杆46横向移动。所述小滚轮43包括粘结部431、轴承部件432、滚轮433；所述粘结部431通过支架安装在滚轮433上方，用于与外部混凝土粘结。所述轴承部件432安装在滚轮433中间，滚轮433围绕轴承部件432转动。
13.通过电流控制器24控制电源23输出电流方向，改变电磁铁45的磁场方向，因磁场作用力，使得磁铁44远离电磁铁45，进而连接杆46横向移动，使得应变片41紧贴土层，测量土层的形变，进而得到土层剪切强度。
14.引入电磁弹射应变仪外部清理系统8用于清洗电磁弹射应变仪4；
15.所述电磁弹射应变仪外部清理系统，包括混凝土外壳(外部装置)5、进水管a 81、出水管a 82、进水管b 83、排水管89、外部水槽88、进水管c、出水管c 87、水箱86、潜水泵85、出水管b 84。所述潜水泵85放置于水箱86底部。
16.每个电磁弹射应变仪4外侧布设一组进水管和排水管，通过进水管输入清水，清水清洗电磁弹射应变仪4中应变片41前面的淤泥，之后通过排水管排至水箱86，之后再通过潜水泵85抽取水箱86中的泥浆混合液排至外部水槽88，达到清洗电磁弹射应变仪的目的。
17.本技术与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
18.1.本技术装置具有快速精准测量成槽倾斜的优点。本技术装置通过成槽的倾斜带动u形管(内部装置)的倾斜，致使u形管内左右管口出水量不等，通过两端管口的倾斜水收集装置收集的一端的出水量，再通过计算得出成槽的具体倾斜角度，克服了对深厚淤泥土层的成槽测斜难题。
19.2.本技术装置具有兼备监测成槽强度的优点。本技术通过改变电流方向改变电磁铁的正负极，使得电磁弹射应变仪接触土体，致使电磁弹射应变仪头部的应变片接触土体，通过应变片测量的数据实现对成槽强度的监测。
20.3.本技术装置具有简便、易操作的优点，同时成本低、效率高、性能可靠。
附图说明
21.图1为u型成槽监测装置的结构示意图。
22.图2为控制箱示意图。
23.图3为电磁弹射式应变监测装置主视图；
24.图4为小滚轮示意图；
25.图5为倾斜水收集装置示意图；
26.图6为装置倾斜图。
27.数字标记注解：
28.信号传输线1、控制箱2、导线21、信号装置22、电源23、电流控制器24、混凝土外壳3；
29.电磁弹射应变仪4、应变片41、传导线42、小滚轮43、粘结部431、轴承部件432、滚轮433、磁铁44、电磁铁45、连接杆46；
30.土层5、成槽6；
31.倾斜监测装置7、倾斜水收集装置71、u型管排水口72、u型管73、液体74；
32.电磁弹射应变仪外部清理系统8、进水管a 81、出水管a 82、进水管b 83、出水管b 84、潜水泵85、水箱86、出水管c 87、外部水槽88、排水管89；
33.成槽中心点9。
具体实施方式
34.以下结合附图所示对本技术作进一步的说明。
35.如图1所示，所述一种深厚淤泥地层中u型成槽监测装置，包括倾斜监测装置7和强度监测装置。
36.所述倾斜监测装置7包括倾斜水收集装置71、u型管排水口72、u型管73、液体74；所述u型管73中装满液体74；所述两个倾斜水收集装置71分别安装在两个u型管排水口72的下侧，用于收集u型管73排出的液体。72所述两个u型管排水口72分别设置在u型管73管口的上部，开口朝向成槽内侧；所述倾斜水收集装置71包括玻璃刻度管711、活塞712、刻度管底部固定器713、容量瓶714。所述玻璃刻度管711为带有刻度的细长玻璃管，下部与刻度管底部固定器713连接；所述刻度管底部固定器713与容量瓶714底部连接；所述容量瓶714为承装u型管73排出的液体74的容器；所述活塞712为轻质材质，呈“工”字型，密度小于液体74的密度，内部呈空心，可使玻璃刻度管711穿过。
37.如图5所示，通过活塞712顶部与玻璃刻度管711上刻度线重合处可读取倾斜水收集装置71收集的液体74的体积。通过计算，得到u型管73中液体74下降的高度h，设定u型管排水口72与成槽中心点的距离为s，则h/s的值即为倾斜角的正切值，从而得到倾斜角。
38.如图1所示，所述强度监测装置包括信号传输线1、控制箱2、电磁弹射应变仪4；控制箱2与电磁弹射应变仪4通过信号传输线1连接，控制箱2为电磁弹射应变仪4提供电源。
39.如图2所示，所述控制箱2包括导线21、信号装置22、电源23、电流控制器24。所述信号装置22与电源23通过导线21连接，并与信号传输线1连接，用于存储电磁弹射应变仪4监测数据；所述电流控制器24与电源23连接，用于控制电源23输出电流方向。
40.如图3所示，所述电磁弹射应变仪4安装在地连墙混凝土中，包括应变片41、传导线42、小滚轮43、磁铁44、电磁铁45、连接杆46。所述应变片41成板状结构，固接在连接杆46的外侧，与土体面接触；所述连接杆46为中空管，传导线42一端与应变片41连接，另一端穿过连接杆46、磁铁44、电磁铁45后与信号传输线1连接；所述磁铁44一侧与连接杆46尾部固接；电磁铁45设置在磁铁44的另一侧，且两构件间设置一定间距。
41.如图4所示，在连接杆46中部设置有上下两组小滚轮43，用于连接杆46横向移动。所述小滚轮43包括粘结部431、轴承部件432、滚轮433；所述粘结部431通过支架安装在滚轮433上方，用于与外部混凝土粘结。所述轴承部件432安装在滚轮433中间，滚轮433围绕轴承部件432转动。
42.通过电流控制器24控制电源23输出电流方向，改变电磁铁45的磁场方向，因磁场作用力，使得磁铁44远离电磁铁45，进而连接杆46横向移动，使得应变片41紧贴土层，测量土层的形变，进而得到土层剪切强度。
43.进一步的实际使用中为了更好的发挥强度监测装置的效果，引入电磁弹射应变仪外部清理系统8用于清洗电磁弹射应变仪4。如图1外部所示，所述电磁弹射应变仪外部清理系统，包括混凝土外壳(外部装置)5、进水管a 81、出水管a 82、进水管b 83、排水管89、外部水槽88、进水管c、出水管c 87、水箱86、潜水泵85、出水管b 84。所述潜水泵85放置于水箱86底部。
44.每个电磁弹射应变仪4外侧布设一组进水管和排水管，通过进水管输入清水，清水清洗电磁弹射应变仪4中应变片41前面的淤泥，之后通过排水管排至水箱86，之后再通过潜水泵85抽取水箱86中的泥浆混合液排至外部水槽88，达到清洗电磁弹射应变仪的目的。
45.实施例1：
46.s1：
47.初步清理成槽内壁，将本发明的u型成槽监测装置放入成槽内(磁铁44外部为n极)，开挖外部水槽88。
48.s2：
49.打开控制箱2内部电源23，通过电流控制器24通入正向电流，此时电磁铁(通带内螺线管)45的外部为n极，使磁铁44与电磁铁(通电螺线管)45相吸，由于吸引力，连接杆46的头部装置(应变片41)与混凝土外壳(外部装置)3的外壁贴合。
50.s3：
51.在进水管a 81、进水管b 83、进水管c(图中未示意)中通入水流，以进出水管81为例，水流通过进水管a 81到达电磁弹射应变仪4，带着附着在应变片41前端的淤泥流入出水管a 82，最后水流与淤泥汇入水箱86。打开潜水泵85，将水箱86中的水和淤泥抽出，排入外部水槽88，实现电磁弹射应变仪外部清理。
52.s4：
53.通过电流控制器24通入反向电流，此时电磁铁(通带内螺线管)45的外部为s极，使磁铁44与电磁铁(通电螺线管)45相斥，由于排斥力，连接杆46的头部装置(应变片41)保持与淤泥土层贴合。
54.实施例二：算例
55.如图6所示，倾斜发生时，u形管(内部装置)73如图5所示，由倾斜水收集装置71收集的水的体积v，以及u形管的截面积a，算得下沉端液面下沉量δh，再由成槽中心点9与u型管排水口72间距离s，算得倾斜角tanα＝δh/s。
56.算例如下：如倾斜水收集装置收集的水的体积为90毫升，u形管的截面积为15平方厘米，算得下沉端液面下沉量δh＝90/15＝6厘米，设成槽中心点9与u型管排水口间距离s为1米，则倾斜角tanα＝δh/s＝6/100＝0.06，算得倾斜角α＝3.434
°
。