地下巖層分層沉降測量裝置及測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測量巖層的下降量裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種地下巖層分層沉降測 量裝置及測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于地下巖層分層沉降測量迄今為止依然沒有一個良好的方法，為解決地下巖層 復(fù)雜情況條件下的各層沉降而需要進(jìn)行較為精確的測量工作，人們已經(jīng)研宄出將電磁法應(yīng) 用于地下巖層沉降測量的方法中。但由于地球本身就是一個巨大磁場，地下有些巖層也具 有磁場，所以該方法受到磁場誤差影響不能提供較為精確的測量結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種地下巖層分層沉降測量裝置及測量方法， 所述測量裝置采用滑動變阻器的設(shè)計原理，測量地下巖層沉降測量，具有測試結(jié)果精確，結(jié) 構(gòu)簡單，使用方便的特點。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種地下巖層分層沉降測量 裝置，其特征在于：所述測量裝置包括塑料探桿、中心絕緣柱、滑動電阻線圈、滑片以及夾緊 組件，所述塑料探桿為中空桿狀結(jié)構(gòu)，且底部密封，上部開口，上部開口設(shè)有密封頂蓋，所述 塑料探桿的側(cè)壁上沿軸線方向開設(shè)有若干條槽縫，所述槽縫內(nèi)固定有拉鏈組件，與所述槽 縫相對的塑料探桿內(nèi)設(shè)有與槽縫數(shù)量相同的豎直金屬桿，所述金屬桿的一端與塑料探桿的 底座固定連接，所述拉鏈組件上的拉頭與所述金屬桿滑動配合，金屬桿圍合的中間設(shè)有一 端與所述底座固定連接的豎直中心絕緣柱，所述中心絕緣柱的外周纏繞有所述滑動電阻線 圈，每個拉鏈組件上設(shè)有一個位于塑料探桿外側(cè)的夾緊組件和一個位于塑料探桿內(nèi)側(cè)的滑 片，所述滑片與所述滑動電阻線圈直接接觸，所述頂蓋上分別設(shè)有與滑動電阻線圈的一端 連接的電阻線圈接線柱和金屬桿接線柱。
[0005] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述測量裝置還包括電源、分壓電阻Rg、開關(guān)S和電流表 A，電源的正極與電阻線圈接線柱連接，電源的負(fù)極依次經(jīng)電阻Rg、開關(guān)S和電流表A后分別 與各個金屬桿接線柱連接。
[0006] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述拉鏈組件包括固定連接在槽縫內(nèi)的拉鏈和嚙合于拉 鏈上的拉頭，所述滑片固定在所述拉頭的內(nèi)側(cè)，所述夾緊組件固定在所述拉頭的外側(cè)。
[0007] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述夾緊組件包括T型座和與塑料探桿的外周相適配的 弧形板，T型座與弧形板之間通過被壓縮的彈簧連接。
[0008] 與上述測量裝置想對應(yīng)的，本發(fā)明還公開了一種地下巖層分層沉降測量方法，其 特征在于所述方法包括如下步驟：
[0009] (1)根據(jù)打孔取得的巖層樣本得到各巖層的位置信息；
[0010] (2)將夾緊組件安裝在塑料探桿的外壁上并將塑料探桿伸入到孔中再到達(dá)相應(yīng)的 巖層處；
[0011] (3)將電源的正極與電阻線圈接線柱連接，電源的負(fù)極依次經(jīng)電阻Rg、開關(guān)S和電 流表A后分別與各個金屬桿接線柱連接，將滑動電阻線圈接入測量電路中，并通過測量滑 動電阻線圈的電流和電壓計算出相應(yīng)的夾緊組件的位置是否正確，是否能將滑動電阻線圈 接入測量電路；
[0012] (4)如果接入不正確，調(diào)整夾緊組件的位置，使滑動電阻線圈能夠接入測量電路， 如果正確則進(jìn)行下一步；
[0013] (5)調(diào)整夾緊組件，使其卡在相應(yīng)巖層上；
[0014] (6)測量并記錄各個巖層對應(yīng)的電流值和電壓值；
[0015] (7)根據(jù)電流值和電壓值得到巖層的沉降變化量。
[0016] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述方法具體如下：假設(shè)巖層樣本有四個巖層，四個巖 層的深度分別為a、b、c、d，將夾緊組件分別對應(yīng)四個深度安裝在絕緣探桿的外壁上；
[0017] 絕緣探桿伸入到孔中再到達(dá)相應(yīng)巖層，絕緣探桿固定后將電源的正極與電阻線圈 接線柱連接，電源的負(fù)極依次經(jīng)電阻Rg、開關(guān)S和電流表A后分別與各個金屬桿接線柱連 接，將滑動電阻線圈接入測量電路中，金屬桿接線柱為接出端并對對應(yīng)深度的接線柱標(biāo)記 為9-1 -a、9-1 -b、9-1-C、9-1 -d ;周期性的記錄每個電流表A的電流值，根據(jù)已知的電源電壓 和各個周期測得的電流計算滑動電阻線圈各個深度的電阻值進(jìn)而計算出對應(yīng)a、b、c、d四 個深度巖層的電阻變化值，具體的計算方法和計算公式為：
【主權(quán)項】
1. 一種地下巖層分層沉降測量裝置，其特征在于：所述測量裝置包括塑料探桿（1)、中 心絕緣柱（2)、滑動電阻線圈（3)、滑片（4)以及夾緊組件（5)，所述塑料探桿（1)為中空 桿狀結(jié)構(gòu)，且底部密封，上部開口，上部開口設(shè)有密封頂蓋，所述塑料探桿（1)的側(cè)壁上沿 軸線方向開設(shè)有若干條槽縫，所述槽縫內(nèi)固定有拉鏈組件（6)，與所述槽縫相對的塑料探桿 (1)內(nèi)設(shè)有與槽縫數(shù)量相同的豎直金屬桿（7)，所述金屬桿（7)的一端與塑料探桿（1)的底 座固定連接，所述拉鏈組件（6)上的拉頭（62)與所述金屬桿（7)滑動配合，金屬桿（7)圍 合的中間設(shè)有一端與所述底座固定連接的豎直中心絕緣柱（2)，所述中心絕緣柱（2)的外 周纏繞有所述滑動電阻線圈（3)，每個拉鏈組件（6)上設(shè)有一個位于塑料探桿（1)外側(cè)的夾 緊組件（5)和一個位于塑料探桿（1)內(nèi)側(cè)的滑片（4)，所述滑片（4)與所述滑動電阻線圈 (3)直接接觸，所述頂蓋上分別設(shè)有與滑動電阻線圈（3)的一端連接的電阻線圈接線柱（8) 和金屬桿接線柱（9)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下巖層分層沉降測量裝置，其特征在于：所述測量裝置還 包括電源、分壓電阻Rg、開關(guān)S和電流表A，電源的正極與電阻線圈接線柱（8)連接，電源的 負(fù)極依次經(jīng)電阻Rg、開關(guān)S和電流表A后分別與各個金屬桿接線柱（9)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的地下巖層分層沉降測量裝置，其特征在于：所述拉鏈組件（6) 包括固定連接在槽縫內(nèi)的拉鏈（61)和嚙合于拉鏈上的拉頭（62)，所述滑片（4)固定在所述 拉頭（62)的內(nèi)側(cè)，所述夾緊組件（5)固定在所述拉頭（62)的外側(cè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的地下巖層分層沉降測量裝置，其特征在于：所述夾緊組件（5) 包括T型座（51)和與塑料探桿（1)的外周相適配的弧形板（52)，T型座（51)與弧形板（52) 之間通過被壓縮的彈簧（53)連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的一種地下巖層分層沉降測量方法，其特征在于 所述方法包括如下步驟： (1) 根據(jù)打孔取得的巖層樣本得到各巖層的位置信息； (2) 將夾緊組件（5)安裝在塑料探桿（1)的外壁上并將塑料探桿伸入到孔中再到達(dá)相 應(yīng)的巖層處； (3) 將電源的正極與電阻線圈接線柱（8)連接，電源的負(fù)極依次經(jīng)電阻Rg、開關(guān)S和電 流表A后分別與各個金屬桿接線柱（9)連接，將滑動電阻線圈（3)接入測量電路中，并通過 測量滑動電阻線圈（3)的電流和電壓計算出相應(yīng)的夾緊組件（5)的位置是否正確，是否能 將滑動電阻線圈（3)接入測量電路； (4) 如果接入不正確，調(diào)整夾緊組件（5)的位置，使滑動電阻線圈（3)能夠接入測量電 路，如果正確則進(jìn)行下一步； (5) 調(diào)整夾緊組件（5)，使其卡在相應(yīng)巖層上； (6) 測量并記錄各個巖層對應(yīng)的電流值和電壓值； (7) 根據(jù)電流值和電壓值得到巖層的沉降變化量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的地下巖層分層沉降測量方法，其特征在于所述方法具體如 下： 假設(shè)巖層樣本有四個巖層，四個巖層的深度分別為a、b、c、d，將夾緊組件（5)分別對應(yīng) 四個深度安裝在絕緣探桿（1)的外壁上； 絕緣探桿（1)伸入到孔中再到達(dá)相應(yīng)巖層，絕緣探桿固定后將電源的正極與電阻線圈 接線柱連接，電源的負(fù)極依次經(jīng)電阻Rg、開關(guān)S和電流表A后分別與各個金屬桿接線柱連 接，將滑動電阻線圈接入測量電路中，金屬桿接線柱為接出端并對對應(yīng)深度的接線柱標(biāo)記 為9-1-a、9-1-b、9-1-c、9-1-d;周期性的記錄每個電流表A的電流值，根據(jù)已知的電源電壓 和各個周期測得的電流計算滑動電阻線圈各個深度的電阻值進(jìn)而計算出對應(yīng)a、b、c、d四 個深度巖層的電阻變化值，具體的計算方法和計算公式為：
式中i= 1，2,…，k，代表不同的觀測周期，U是電源電壓；L為第i周期的電流值； 仏/、尺b/、心/、況心是地下巖層不同深度處的電阻值，，句、仏/、心/、^心分別為 地下巖層對應(yīng)不同深度處的電流值； 根據(jù)電阻公另
可以得出
由此得出變化1
其中：R是電阻；P是線圈的電阻率；S是滑動變阻器的截面積，U是電源的穩(wěn)定電壓，A1就是滑動變阻器電阻絲的變化量，r是中心柱的半徑，d是電阻絲的直徑，L是不同深度 的巖層的沉降變化量。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地下巖層分層沉降測量裝置及測量方法，涉及測量巖層的下降量裝置技術(shù)領(lǐng)域。所述測量裝置包括塑料探桿、中心絕緣柱、滑動電阻線圈、滑片、夾緊組件、電源、分壓電阻Rg、開關(guān)S和電流表A，電源的正極與電阻線圈接線柱連接，電源的負(fù)極依次經(jīng)電阻Rg、開關(guān)S和電流表A后分別與各個金屬桿接線柱連接。所述測量裝置采用滑動變阻器的設(shè)計原理，測量地下巖層沉降測量，具有測試結(jié)果精確，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便的特點。
【IPC分類】G01C5-00
【公開號】CN104613933
【申請?zhí)枴緾N201510065239
【發(fā)明人】劉福臻, 許國徽, 梁發(fā)奇
【申請人】西南石油大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月6日