一種用于滑坡深部位移測量的無導(dǎo)輪傾斜儀及其安裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及滑坡測斜領(lǐng)域，具體涉及一種用于滑坡深部位移測量的無導(dǎo)輪傾斜儀 及其安裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 滑坡的變形都是最先開始于滑坡體的內(nèi)部（深部），再逐步發(fā)展到地表。測斜儀 (又稱鉆孔傾斜儀）是一種非常重要的滑坡等地質(zhì)災(zāi)害體深部位移的監(jiān)測儀器，所以也被 稱作內(nèi)觀儀器，它是通過測量測斜管軸線和鉛垂線之間的夾角變化量，實現(xiàn)對巖土體的深 部水平位移監(jiān)測，可有效判斷滑坡滑帶位置，了解滑坡體深部變形情況，為評價滑坡體穩(wěn)定 性提供依據(jù)。
[0003] 在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測領(lǐng)域，通常采用的是固定式測斜儀和滑動式測斜儀兩種監(jiān)測儀器 進行測量工作，根據(jù)目前使用情況分析，這兩種監(jiān)測儀器在工作過程和數(shù)據(jù)采集方面均存 在部分缺陷，主要問題表現(xiàn)在以下幾方面。
[0004] 固定式測斜儀把若干支測斜傳感器固定安裝在測斜管的特定部位，進行連續(xù)、自 動的局部位置的傾斜角變化測量。由于受空間和成本的限制，在測斜孔內(nèi)安裝的儀器數(shù)量 有限，儀器之間的間距也較長。在實際應(yīng)用中，多采用3探頭安裝形式，即先采用鉆孔勘察 的方法，在滑坡上施工一鉆孔，通過巖心情況確定滑面位置，或者應(yīng)用滑動式測斜儀對鉆孔 進行前期測量，確定該滑坡主滑面位置，然后在滑面上部，滑面處和滑面下部各安裝一個固 定式測斜儀探頭，進行滑坡深部位移測量。由于巖心分析確定滑面的方法可能存在主觀 (經(jīng)驗）和客觀（巖心質(zhì)量）判斷誤差，以及在用滑動式測斜儀進行前期測量過程中，由于 人工測量時間較短、滑坡處于緩慢蠕滑階段等因素，滑面表現(xiàn)不明顯等因素導(dǎo)致滑面判斷 并不準確，固定式測斜儀測量并不能反映滑坡深部位移變形的典型情況，或者即使滑面判 斷準確，3個探頭也難以全面測量出該鉆孔全孔的位移變化情況，以有限的測點來推演整個 孔段的位移情況，誤差較大，而且會因為位置關(guān)系調(diào)整而需要進行零點修正等率定工作，安 裝施工比較麻煩。另外在滑坡的變形過程中，還會生成次生滑面，用這種監(jiān)測方法，對次生 滑面的判定也存在較大的困難。
[0005] 滑動式測斜儀在測斜管內(nèi)能夠以預(yù)定的測量相同間距進行連續(xù)、逐段測出測斜管 軸線與鉛垂線之間的夾角。通過計算可獲得分段的水平位移，經(jīng)累加計算后獲得總的位移 量及沿管軸線整個孔深的位移變化情況。但當(dāng)滑坡出現(xiàn)較大變形時，測斜管在滑坡體內(nèi)受 擠壓變形，甚至被剪斷時，測量儀器在測斜管內(nèi)的下放將受到阻礙，甚至導(dǎo)致鉆孔報廢，無 法完成全孔段的測量，也就不能測量深部滑體滑移的全過程，而且滑動式測斜儀測量過程 非常麻煩，基本上無法實現(xiàn)自動化測量，無法實現(xiàn)實時自動監(jiān)測和動態(tài)監(jiān)測，這樣滑體滑動 數(shù)據(jù)采集不及時，不齊全，漏采較多。目前在三峽庫區(qū)等地，由于測斜管的變形，導(dǎo)致很多深 部位移監(jiān)測孔不能正常工作而報廢，嚴重影響監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集，而要修復(fù)這些鉆孔，更是一 筆投入。
[0006] 另外，傳統(tǒng)的固定式傾斜儀在安裝過程中需要測斜管的連接配合，儀器本身也需 要安裝導(dǎo)輪、萬向節(jié)等輔助設(shè)備才能順利安裝，不免對儀器生產(chǎn)及現(xiàn)場安裝帶來麻煩。更為 嚴重的是，由于多節(jié)測斜管相互連接，儀器將無法避免的產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)角度的問題，需要一種新 的測量方法來解決這一問題，同時簡化安裝過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于滑坡深部位移測量的無導(dǎo)輪傾斜儀及其安裝方 法，解決目前的測斜儀在進行滑坡測斜方面存在安裝施工不方便、滑面判斷不準確、無法進 行全孔深變形數(shù)據(jù)獲取以及測斜管存在扭轉(zhuǎn)角度的問題。
[0008] 本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種用于滑坡深部位移測量的 無導(dǎo)輪傾斜儀，包括PVC管、設(shè)置在PVC管的管口上方的監(jiān)測箱以及從PVC管的管口到管底 連續(xù)布設(shè)的若干探測節(jié)點，相鄰兩個探測節(jié)點通過電纜和波紋管連接，每個探測節(jié)點包括 一個主探頭和四個副探頭，主探頭與四個副探頭通過電纜依次串聯(lián)，且主探頭與相鄰的副 探頭之間以及相鄰兩個副探頭之間均通過波紋管連接；
[0009] 所述監(jiān)測箱內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊以及供電模塊；
[0010] 數(shù)據(jù)采集模塊：用于向主探頭采集數(shù)據(jù)；
[0011] 數(shù)據(jù)傳輸模塊：用于將數(shù)據(jù)采集模塊采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠 程數(shù)據(jù)服務(wù)器中心；
[0012] 供電模塊：為數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊供電。
[0013] 在本方案中，電纜用于實現(xiàn)探頭間的信號連接，波紋管用于確保各個探測節(jié)點之 間有較大幅度的任意角度柔性旋轉(zhuǎn)能力，以匹配鉆孔的變化要求；副探頭用于對自身位置 的角度變化進行感知，然后以數(shù)字量的形式輸出，而主探頭除了要采集自身的傳感器數(shù)據(jù)， 還要采集四個副探頭的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)進行匯總后傳至數(shù)據(jù)采集模塊，最后通過數(shù)據(jù) 傳輸模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至遠程服務(wù)器中心。本方案中提到的數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)采集模塊為 現(xiàn)有技術(shù)，在數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域常常用到，在此不再做過多的介紹和說明。
[0014] 進一步地，作為優(yōu)選方案，所述主探頭內(nèi)設(shè)有電路板，該電路板上包括電源管理電 路、CPU電路、存貯單元電路、通信電路、通道切換控制電路、角度傳感器、數(shù)據(jù)采集電路和電 子羅盤；
[0015] 電源管理電路：用于為探測節(jié)點提供工作電源；
[0016] CPU電路：用于實現(xiàn)探測節(jié)點的所有控制與管理功能；
[0017] 貯存電路：用于實現(xiàn)對配置參數(shù)和測量結(jié)果的保存；
[0018] 通道切換控制電路：在CPU電路的控制管理下，實現(xiàn)對主探頭所有角度傳感器輸 出信號的任意切換控制；
[0019] 數(shù)據(jù)采集電路：用于實現(xiàn)對角度傳感器輸出信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換功能；
[0020] 通信電路：以RS485通信方式實現(xiàn)與數(shù)據(jù)采集設(shè)備的數(shù)據(jù)和命令的交互功能；
[0021] 角度傳感器：用于實現(xiàn)對主探頭所在位置的頂角角度變化的感知，并以數(shù)字量形 式輸出；
[0022] 電子羅盤：用于實現(xiàn)主探頭所在位置的方位角位置的感知，并以數(shù)字量形式輸出。
[0023] 進一步地，作為優(yōu)選方案，所述每個副探頭設(shè)有內(nèi)部電路，該內(nèi)部電路包括通道切 換控制電路和角度傳感器，所述通道切換控制電路在主探頭的CPU電路的控制管理下，實 現(xiàn)對本副探頭所有角度傳感器輸出信號的任意切換控制；角度傳感器實現(xiàn)對本副探頭所在 位置的角度變化的感知，并以數(shù)字量形式輸出。
[0024] 進一步地，作為優(yōu)選方案，所述角度傳感器為高精度MEMS加速度角度傳感器。
[0025] 進一步地，作為優(yōu)選方案，所述主探頭和副探頭采用紫銅管或鋁合金管進行封裝 密封。
[0026] 進一步地，所述主探頭和副探頭的長度均為0. 5米。鉆孔的深度一般為10米的整 數(shù)倍，全孔連續(xù)測斜儀采取2. 5米一個探測節(jié)點的設(shè)計，可以匹配任意深度的鉆孔。
[0027] -種用于安裝滑坡深部位移測量的無導(dǎo)輪傾斜儀的方法，包括以下安裝步驟：
[0028] (a)在基巖上選擇一滑坡體，并在滑坡體上施工一鉆孔；
[0029] (b)將PVC管分段連接，然后將連接好的PVC管豎直插入鉆孔中；
[0030] (C)PVC管與鉆孔之間的間隙用水泥砂漿填充，使PVC管固定在鉆孔內(nèi)；
[0031] ⑷將探測節(jié)點放入PVC管內(nèi)，用細砂回填，使探測節(jié)點緊固在PVC管內(nèi)；
[0032] (e)將監(jiān)測箱安裝在鉆孔的孔口處，用以采集、傳輸全孔測斜數(shù)據(jù)。
[0033] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：
[0034] (1)本發(fā)明通過將探頭設(shè)計成多個探測節(jié)點串聯(lián)的方式，探測節(jié)點由一個主