专利名称：可消除沉降管影响的分层变形测定方法
技术领域：
本发明涉及土力学与地基基础工程中一种测定土体分层沉降或隆起变形，并可消除沉降管影响的电磁式分层变形测定方法。
背景技术：
目前，国内外进行土体分层变形所采用的电磁式分层变形测定装置一般都是由直径固定的封闭圆环形分层变形测定磁环、定位环，以及固定在分层变形测定磁环上的弹簧片、沉降管、配套的沉降仪等组成。对土体分层变形的测定在方法上没有太大的变化，而对分层变形装置的发展和改进主要变化集中在磁环内的磁体、分层变形测定磁环的尺寸、沉降管的材质、配套的沉降仪的结构及功能等方面，目前较先进和自动化程度较高的沉降仪可以实现数据的自动采集和存储。目前对土体进行分层变形测定时，采用的方法都是将带有弹簧片的直径固定的封闭圆环形分层变形测定磁环用定位环分段套在沉降管的外壁作为土体升降变形的指示器， 定位环的外径比分层变形测定磁环的内径大，并保证分层变形测定磁环与沉降管之间有一定的间隙，以便安装时使分层变形测定磁环能够沿沉降管的外壁自由上下滑动。安装分层变形测定磁环的方法一般如下在沉降管上先安装沉降管底盖，再套上分层变形测定磁环， 将变形测定磁环移动到预定位置后，在其上下两侧固定两个定位环，使变形测定磁环能够在定位环之间移动，然后采用纸绳等临时捆扎物将分层变形测定磁环上的弹簧片绑在沉降管上，使分层变形测定磁环能够顺利进入钻孔，并在埋设定位前使分层变形测定磁环不能沿沉降管自由向下滑移。在测定土体的分层变形时，视土层的土质等情况，先用钻具在土层中钻一直径比分层变形测定磁环外径大一定尺寸的钻孔，然后将预先初装好分层变形测定磁环的沉降管逐段下到钻孔内，沉降管安装好后，采用浸水或其它方法使纸绳等临时捆扎物松开，让弹簧片张开而固定在钻孔孔壁上，再用砂或其它回填材料将钻孔和沉降管之间的空隙填满。但是采用这种方法和结构的分层变形测定装置在使用过程中还存在一些不足，首先是无法避免回填材料进入变形测定磁环和沉降管之间的间隙中，使变形测定磁环和沉降管之间的摩擦力过大，或回填材料与沉降管摩擦力较大，造成变形测定磁环随土体的升降受到沉降管的很大约束，而且定位环的外径比分层变形测定磁环的内径大，变形测定磁环向上移动时要受定位环的限制，这样就容易造成所测定的土体分层变形值失真；另外，由于固定在沉降管上的上下两个定位环之间有较大的距离，而纸绳等临时捆扎物又不能保证分层变形测定磁环在沉降管放入钻孔时不发生移位，从而造成分层变形测定磁环在安装就位时的初始位置的准确定位比较困难。虽然有些使用者为避免回填材料进入变形测定磁环和沉降管之间的间隙中，采取了诸如在变形测定磁环与沉降管之间套加可伸缩的波纹管等方法，但仍然无法有效消除沉降管对变形测定磁环的约束作用；对分层变形测定磁环的初始准确定位问题也没有很好的解决办法。
发明内容
本发明的目的是为解决目前的电磁式分层变形测定方法不能有效消除沉降管对变形测定磁环的约束影响，以及变形测定磁环初始位置准确定位困难，从而不能准确获取土体分层变形值的问题；本发明提供一种可消除沉降管影响的土体分层变形测定方法及装置，可方便地消除沉降管对变形测定磁环的约束影响，并可保证变形测定磁环初始定位的准确性，变形测定磁环能够完全随土层的升降变化而变化，能够准确反映土层真实的升降变形，使得测定结果更准确。为达到上述目的，一种可消除沉降管影响的分层变形测定方法，该装置主要由可以调整直径的变形测定磁环、定位环、沉降管、沉降仪组成；分层变形测定的方法和步骤如下
1.变形测定磁环组成
可以调整直径的变形测定磁环4是由四 八个圆弧状单元结构构成，这四 八个圆弧状单元结构拼接起来后形成一个圆环，圆弧状单元结构由磁铁、封装磁铁的防水材料、定位钢片、伸缩杆、张力弹簧、临时收紧索、临时固定销、拉索组成。2.变形测定磁环安装
在沉降管埋设前，将下定位环3固定在沉降管1的适当位置上，然后根据沉降管1的尺寸，选择尺寸匹配的可以调整直径的变形测定磁环4套在沉降管1上，用临时收紧索23、临时收紧索左扣环M、临时收紧索右扣环25、临时固定销沈将可以调整直径的变形测定磁环 4调整到紧贴沉降管1的程度，再将上定位环2固定在沉降管1的适当位置上。使上定位环 2、下定位环3与可以调整直径的变形测定磁环4的距离控制在1 2mm之间。3.变形测定磁环定位
需要进行深层变形量测的钻孔准备就绪后，就可以将带有可以调整直径的变形测定磁环4的沉降管1按预先设定的方案放入钻孔中，当沉降管1在钻孔中就位后，就可以通过系在拉索孔27上的拉索观将临时固定销沈从临时收紧索左扣环M和临时收紧索右扣环25 中拉出。可以调整直径的变形测定磁环4在张力弹簧22的作用下，外伸缩杆7可在外伸缩杆导槽13中向外拉出，内伸缩杆14可以在内伸缩杆导槽20中向外拉出，从而使可以调整直径的变形测定磁环4的直径变大而向钻孔孔壁贴紧，定位钢片21随之插入钻孔孔壁的土层中，外伸缩杆7上的外止退倒齿8与外止退簧片9可以使外伸缩杆7从外伸缩杆导槽13 中拉出后不能再压入，内伸缩杆14上的内止退倒齿15与内止退簧片16可以使内伸缩杆14 从内伸缩杆导槽20中拉出后不能再压入，从而保证可调整直径的沉降磁环4与沉降管1之间的间隙不会再变�。⒖梢员Ｖた梢缘髡本兜谋湫尾舛ù呕�4在土层中的初始位置定位准确。4.填充材料回填
可以调整直径的变形测定磁环4在土层中准确定位后，松开用于固定沉降管1的临时夹具，在沉降管1和钻孔之间的间隙内装填回填材料，由于可以调整直径的变形测定磁环4 已张开，装填回填材料过程中，回填材料和沉降管1的上下移动就不会对可以调整直径的变形测定磁环4在土层中的初始位置造成影响。5.变形测定磁环初始位置确定
在钻孔和沉降管1之间装填完回填材料后，即可用配套的沉降仪测定可以调整直径的变形测定磁环4与沉降管1管口的初始相对位置，由此获取可以调整直径的变形测定磁环 4在土层中的初始准确位置，为后期的土层变形测定提供基础数据。本发明可消除沉降管影响的电磁式分层变形测定方法是采用可以调整直径的变形测定磁环作为土层升降变形的指示器，这种方法是将可以调整直径的变形测定磁环采用上下两个定位环来定位，上下定位环与可以调整直径的变形测定磁环的距离可以控制在 1 2mm之间，提高了可以调整直径的变形测定磁环定位的准确性。在将可以调整直径的变形测定磁环固定到沉降管之前，根据已有的地质资料所揭示的土层分布情况或预先设计好的深度位置信息，在沉降管相应的位置用上下定位环将可以调整直径的变形测定磁环固定到沉降管上；由于上下定位环很�。穸任�2 3mm，其内径与沉降管的外径一样大，这样，可以调整直径的变形测定磁环定位就比较好控制，在可以调整直径的变形测定磁环随沉降管放入钻孔内预定位置后，只需要将卡在临时收紧索上临时固定销通过拉索拔出，使可以调整直径的变形测定磁环在张力弹簧的作用下使其内径扩大到比定位环外径大80 100mm，定位钢片插入钻孔孔壁的土体内，可以调整直径的变形测定磁环即在张力弹簧和定位钢片的作用下固定在钻孔孔壁上，变形测定磁环在土层中的初始位置就可以在钻孔上部通过沉降管准确定位；填充的回填材料可顺利进入沉降管和钻孔孔壁之间的间隙，沉降管的升降变化就不会引起变形测定磁环造成沉降管对可以调整直径的变形测定磁环的约束影响就大为降低，变形测定磁环的初始位置确定就较准确，在沉降管内通过电磁探测头即可探测变形测定磁环的具体位置；可以调整直径的变形测定磁环随土体的升降变形而产生相应的位移，方便地实现了变形测定磁环的初始位置准确定位和消除沉降管对变形测定磁环的升降影响的目的，使得测定的土体分层升降变形值更准确。为防止可调整直径的变形测定磁环在钻孔孔壁土压力或回填材料的作用下直径变�。谏焖醺松仙柚昧朔乐蛊涞雇说闹雇说钩荩鄙焖醺舜由焖醺说疾勰诶龊螅焖醺说疾弁獠可柚玫闹雇嘶善峥ㄔ谥雇说钩萆希梢员Ｖど焖醺嗽诘勺饔孟驴梢宰杂衫觯荒茏杂裳谷�。这样就有效保证了可调整直径的沉降磁环与沉降管之间的间隙不会因钻孔缩孔或回填材料的作用而变�。两倒芏猿两荡呕飞档挠跋�。
图1是本发明的装置整体图。如图所示沉降管1、上定位环2、下定位环3、可调整直径的沉降磁环4、封装磁铁的防水材料5、磁铁6、外伸缩杆7、外止退倒齿8、外止退簧片9、外伸缩杆导槽侧壁10、外伸缩杆导槽前挡板11、外伸缩杆导槽顶板12、外伸缩杆导槽13、内伸缩杆14、内止退倒齿15、 内止退簧片16、内伸缩杆导槽侧壁17、内伸缩杆导槽前挡板18、内伸缩杆导槽底板19、内伸缩杆导槽20、定位钢片21、张力弹簧22、临时收紧索23、临时收紧索左扣环24、临时收紧索右扣环25、临时固定销沈、拉索孔27、拉索28。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。图1是本发明的装置整体图，采用四个圆弧状结构单元的可消除沉降管影响的电磁式分层变形测定装置，可以调整直径的变形测定磁环4的每个圆弧状结构单元由封装磁铁的防水材料5、磁铁6、外伸缩杆7、外止退倒齿8、外止退簧片9、外伸缩杆导槽侧壁10、外伸缩杆导槽前挡板11、外伸缩杆导槽顶板12、外伸缩杆导槽13、内伸缩杆14、内止退倒齿15、内止退簧片16、内伸缩杆导槽侧壁17、内伸缩杆导槽前挡板18、内伸缩杆导槽底板19、内伸缩杆导槽20、定位钢片 21、张力弹簧22组成；磁铁6采用永久性磁铁，外止退簧片9、内止退簧片16、定位钢片21、 张力弹簧22采用弹性好的金属材料，其它部分的可选择PVC材料加工；定位钢片22与封装磁铁的防水材料5之间可采用螺栓或其它方法连接，并保证连接牢固。在沉降管埋设前，先将下定位环3固定在沉降管1的预定位置上，然后根据沉降管 1的尺寸，选择尺寸匹配的可以调整直径的变形测定磁环4套在沉降管1上，用临时收紧索 23、临时收紧索左扣环24、临时收紧索右扣环25、临时固定销沈将可以调整直径的变形测定磁环4调整到紧贴沉降管1的程度，再将上定位环2固定在沉降管1的适当位置上，使上定位环2、下定位环3与可以调整直径的变形测定磁环4的距离控制在1 2mm之间。需要进行深层变形量测的钻孔准备就绪后，就可以将已安装好可以调整直径的变形测定磁环4的沉降管1按预先设定的方案放入钻孔中，当沉降管1在钻孔中到达预定的位置后，在钻孔外将沉降管1采用临时夹具固定好，使沉降管1不能在钻孔中自由上下移动，然后通过系在拉索孔27上的拉索观将临时固定销沈从临时收紧索左扣环M和临时收紧索右扣环25中拉出；可以调整直径的变形测定磁环4在张力弹簧22的作用下，外伸缩杆7可在外伸缩杆导槽13中向外拉出，内伸缩杆14可以在内伸缩杆导槽20中向外拉出， 从而使可以调整直径的变形测定磁环4的直径变大而向钻孔孔壁贴紧，定位钢片21随之插入钻孔孔壁的土层中，外伸缩杆7上的外止退倒齿8与外止退簧片9可以使外伸缩杆7从外伸缩杆导槽13中拉出后不能再压入，内伸缩杆14上的内止退倒齿15与内止退簧片16 可以使内伸缩杆14从内伸缩杆导槽20中拉出后不能再压入，从而保证可调整直径的沉降磁环4与沉降管1之间的间隙不会再变小，并可以保证可以调整直径的变形测定磁环4在土层中的初始位置定位准确；然后即可以松开用于固定沉降管1的临时夹具，在沉降管1和钻孔之间的间隙内装填回填材料，由于可以调整直径的变形测定磁环4已张开，装填回填材料过程中，回填材料和沉降管1的上下移动就不会对可以调整直径的变形测定磁环4在土层中的初始位置造成影响。回填材料装填完毕后即可用配套的沉降仪测定可以调整直径的变形测定磁环4与沉降管1管口的初始相对位置，由此获取可以调整直径的变形测定磁环4在土层中的初始准确位置，为后期的土层变形测定提供基础数据。本发明可消除沉降管影响的分层变形测定方法及装置由于采用了可以调整直径的变形测定磁环4，一方面可以有效消除沉降管1对可以调整直径的变形测定磁环4随土层升降变形的影响，另一方面还可以保证可以调整直径的变形测定磁环4在土层中的初始位置的准确定位，使测定的土层升降变形值更加准确。且结构简单，加工和操作方便。
权利要求
1. 一种可消除沉降管影响的分层变形测定方法，该装置主要由可以调整直径的变形测定磁环、定位环、沉降管、沉降仪组成；其特征是分层变形测定的方法和步骤如下A.可以调整直径的变形测定磁环(4)是由四 八个圆弧状单元结构构成，这四 八个圆弧状单元结构拼接起来后形成一个圆环，圆弧状单元结构由磁铁、封装磁铁的防水材料、 定位钢片、伸缩杆、张力弹簧、临时收紧索、临时固定销、拉索组成；B.变形测定磁环安装在沉降管埋设前，先将下定位环(3)固定在沉降管(1)的预定位置上，然后根据沉降管(1)的尺寸，选择尺寸匹配的可以调整直径的变形测定磁环(4)套在沉降管(1)上，用临时收紧索(23)、临时收紧索左扣环(24)、临时收紧索右扣环(25)、临时固定销(26)将可以调整直径的变形测定磁环(4)调整到紧贴沉降管(1)的程度，再将上定位环(2)固定在沉降管(1)的适当位置上，使上定位环(2)、下定位环(3)与可以调整直径的变形测定磁环(4)的距离控制在1 2mm之间；C.变形测定磁环定位需要进行深层变形量测的钻孔准备就绪后，将已安装好可以调整直径的变形测定磁环(4)的沉降管(1)按预先设定的方案放入钻孔中，当沉降管(1)在钻孔中到达预定的位置后，在钻孔外将沉降管(1)采用临时夹具固定好，使沉降管(1)不能在钻孔中自由上下移动，然后通过系在拉索孔(27)上的拉索(28)将临时固定销(26)从临时收紧索左扣环(24) 和临时收紧索右扣环(25)中拉出；可以调整直径的变形测定磁环(4)在张力弹簧(22)的作用下，外伸缩杆(7)可在外伸缩杆导槽(13)中向外拉出，内伸缩杆(14)可以在内伸缩杆导槽(20)中向外拉出，从而使可以调整直径的变形测定磁环(4)的直径变大而向钻孔孔壁贴紧，定位钢片(21)随之插入钻孔孔壁的土层中，外伸缩杆(7)上的外止退倒齿(8)与外止退簧片(9)可以使外伸缩杆(7)从外伸缩杆导槽(13)中拉出后不能再压入，内伸缩杆(14)上的内止退倒齿(15)与内止退簧片(16)可以使内伸缩杆(14)从内伸缩杆导槽(20)中拉出后不能再压入，从而保证可调整直径的沉降磁环(4)与沉降管1之间的间隙不会再变�。⒖梢员Ｖた梢缘髡本兜谋湫尾舛ù呕�(4)在土层中的初始位置定位准确；D.填充材料回填可以调整直径的变形测定磁环(4)在土层中准确定位后，松开用于固定沉降管(1)的临时夹具，在沉降管(1)和钻孔之间的间隙内装填回填材料，由于可以调整直径的变形测定磁环(4)已张开，装填回填材料过程中，回填材料和沉降管(1)的上下移动就不会对可以调整直径的变形测定磁环(4)在土层中的初始位置造成影响；E.变形测定磁环初始位置确定在钻孔和沉降管(1)之间装填完回填材料后，即可用配套的沉降仪测定可以调整直径的变形测定磁环(4)与沉降管(1)管口的初始相对位置，由此获取可以调整直径的变形测定磁环(4)在土层中的初始准确位置，为后期的土层变形测定提供基础数据。
全文摘要
一种可消除沉降管影响的分层变形测定方法，该装置主要由可以调整直径的变形测定磁环、定位环、沉降管组成。分层变形测定的方法是通过临时收紧索、临时固定销和定位环将可以调整直径的变形测定磁环固定在沉降管上，在沉降管放置到钻孔内预定位置定位后，即可通过拉索将临时固定销拔出，张力弹簧使可以调整直径的变形测定磁环直径扩大而紧贴钻孔孔壁上，既可以保证可以调整直径的变形测定磁环在土层中初始位置的准确定位，又可使填充的回填材料可顺利进入沉降管和钻孔孔壁之间的间隙，沉降管对可以调整直径的变形测定磁环的约束影响就大为降低，在沉降管内通过电磁测头即可探测到变形测定磁环的具体位置，测定的土体分层升降变形值更准确。
文档编号G01B7/24GK102168942SQ20111000113
公开日2011年8月31日 申请日期2011年1月6日 优先权日2011年1月6日
发明者刘观仕, 孔令伟, 孙志亮, 曹豪荣, 樊友杰, 郭爱国 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所
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