水下地基分层沉降测量的监测仪器设备及其设置方法技术

水下地基分层沉降测量的监测仪器设备及其设置方法，刚性基准管底部法兰顶在钻孔底部非压缩土层，顶部距钻孔口一定距离，特征是在刚性基准管上以并联方式设有若干组分层沉降测量机构；分层沉降测量机构由位移计与位移块组成；位移计固定在刚性基准管上；位移块套装在刚性基准管上；各位移块嵌入被层土层；位移计与位移块之间设有连接组件；位移杆插入位移计空腔内；位移杆通过螺纹固定于连接组件的中心螺孔上；连接组件旋入位移块螺丝孔中，固定在位移块上；位移计的信号电缆沿刚性基准管引到地面上。本发明专利技术所提出的测量水下地基分层沉降的设备与方法方便安装、测量简单，且可实现自动测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于岩土工程和水利工程监测等领域，具体涉及一种测量水下地基分层沉降的测量设备，也可用于监测覆盖层分层沉降。本专利技术还涉及这种监测仪器设备的设置方法。
技术介绍
随着我国社会经济快速发展和改革开放不断深入，国家基础设置建设发展日新月异，防波堤、围堤、隔堤以及护滩堤坝等水下水运、水利和港工建筑物不断增多，上述许多建筑物分别采用抛石或大型充填袋等方式进行建设，建筑物基础均位于水下，且水下地基基础的含水率高、透水性差、压缩性大、强度低，在建筑物荷载作用下会产生较大沉降及沉降差异，地基承载力及稳定性无法满足工程需要，上述建筑物建设和运行全过程需要对其地基基础内部不同部位沉降，并对测量数据进行分析来采取应对措施，确保工程安全。近年来在国内修建在覆盖层上的大坝逐渐增多，修建大坝时覆盖层经过处理后要测量其沉降，并对测量数据进行分析处理以确保大坝下覆盖层的变形、稳定和渗流安全。传统的地基分层沉降的测量方法是安装埋设一根沉降管，在要测量分层沉降的地方在沉降管外套封闭的普通磁环,采用分层沉降读数仪放入沉降管内来监测土体分层沉降的大小。目前采用分层沉降读数仪测量土体分层沉降普遍采用的都是由分层沉降读数仪、沉降管、磁环（也称为磁性环）和定位环组成的，定位环的外径比磁环的内径要大，而磁环的内径要比沉降管的外径大，以保证磁环能够沿着沉降管自由的移动。分层沉降测量时需要人工从沉降管底部慢慢往上拉分层沉降读数仪的电缆，拉到安装磁环的地方分层沉降读数仪发出鸣叫声，能后查看分层沉降读数仪电缆上尺子刻度来计算土体分层沉降大小。这种分层沉降测量方法测量必须要一台分层沉降读数仪一直在沉降管中上下人工拉动，不仅费时费力，人工读数误差也大，而且不能够实现自动测量。对于防波堤、围堤、隔堤以及护滩堤坝等水下水运、水利和港工建筑物的地基基础分层沉降测量，工程届尝试采用传统的地基分层沉降的测量方法进行测量，分别在建筑物出水后钻孔安装或采用水上钻孔安装分层沉降管和沉降环，再用分层沉降仪进行测量，但上述两种方法中前者将无法对堤体施工加荷前期地基沉降进行监测，后者一则对施工干扰大，且仪器保护非常困难，因此对于水下建筑物的地基分层沉降至今少见能准确反应建筑物荷载加荷全过程水下地基基础各土层压缩变形成果。尤其是施工和运行期始终位于水下的建筑物，目前未见可用于水下地基基础分层压缩变形监测的监测仪器设备及其应用成果。过去对坝基覆盖层沉降监测一般采用液压沉降计进行监测，但该仪器采用钻孔安装比较困难，采用液压沉降计监测坝基覆盖层沉降仅用于监测覆盖层的总沉降，但液压沉降计由于通过引至坝后的管路系统传递液体压力，往往会由于管路问题导致液体压力传递不理想影响测量精度从而影响监测结果的可靠性。随着覆盖层上建坝技术发展，迫切需要对坝基覆盖层总沉降和分层沉降进行监测以保证覆盖层上大坝及其基础安全，大坝工程建设和科研人员尝试采用从坝基覆盖层钻孔安装沉降管并随大坝填筑逐段接长沉降管通过坝体引至大坝表面的分层沉降测量方法对坝基覆盖层分层沉降进行监测，该方法除存在与上述“传统的深厚软土地基分层沉降的测量方法”一样问题外，其沉降管随坝体填筑接长引至坝体表面不仅对大坝填筑施工干扰大，且保护困难，很容易导致沉降管破坏，从而使其采用的分层沉降的测量方法完全失败；目前大坝深厚覆盖层基础分层沉降监测成果基本处于空白状态，根据实测资料对坝基覆盖层总沉降和分层沉降进行分析以评估大坝及其深厚覆盖层坝基安全以及研究深厚覆盖层坝基的工作特性也就无法实施，迫切需要开发可以用于大坝深厚覆盖层地基分层沉降监测的仪器设备。
技术实现思路
本专利技术所需要解决的技术问题是克服现有的技术缺陷；提供一种测量水下地基分层沉降的设备及其设置方法,也可测量坝基覆盖层分层沉降。需要解决的技术关键在于：改进和填补现有的分层沉降读数仪测量技术缺陷，提供一种新型的测量水下地基分层沉降的设备及成套技术，仪器设备不需要安装埋设到要测量的土体外，不需用人工拉分层沉降读数仪电缆，直接用传感器信号接收读数仪测量引到土体外的数据电缆就可获得水下地基或覆盖层分层沉降。完成上述专利技术任务的技术方案是，一种测量水下地基分层沉降的设备，由埋设在钻孔中的刚性基准管构成，该刚性基准管底部法兰顶在钻孔底部非压缩土（岩）层，其顶部距钻孔口一定距离（该距离以约大于地基在上部荷载作用下的总压缩变形为宜），其特征在于，在该刚性基准管上设有若干组（对）分层沉降测量机构，各组（对）分层沉降测量机构以并联方式安装在所述刚性基准管上；各组（对）分层沉降测量机构分别由位移计（也称为“大量程位移传感器”）与位移块组成；其中的位移计（大量程位移传感器）分别固定在所述刚性基准管上；其中的位移块分别套装在所述刚性基准管上（能够沿刚性基准管上下移动）；所述各位移块嵌入被层土层；所述位移计与位移块的组对方式是：位移计与位移块之间设有连接组件（也称为“联接件”）；位移杆插入位移计空腔内；该位移杆通过螺纹固定于所述连接组件的中心螺孔上；所述连接组件旋入位移块螺丝孔中，固定在位移块上；位移计的信号电缆沿所述刚性基准管引到地面上。更优化和更具体地说，本专利技术结构如下：位移计（大量程位移传感器）与所述刚性基准管的固定方式是：固定限位夹和支撑导向夹分别将位移计的上部和下部固定于基准杆上。位移块嵌入被层土层的方式是：在位移块上分别固定有上弹性涨卡。安装前，采用收紧链将该弹性涨卡收紧和固定；水下分层沉降测量设备在钻孔内安装完成后，释放收紧链，弹性涨卡涨开，将位移块嵌入被层土层，与土体紧密结合。当土体发生沉降时带动位移块发生移动。所述位移块的固定点处，固定有收紧链和定位链；该定位链连接在刚性基准管的合适位置。该装置可以保证收紧链和定位链在位移块组件装配完成后受导向限位夹和定位链的上下约束。各组（对）分层沉降测量机构中，还可以设有位移传感器的位移杆保护筒。该保护筒套在位移计外，该位移计保护筒通过螺纹固定于连接组件上，将所述组件位移块通过对中孔套在刚性基准管上。换个角度重复地说，本专利技术的方案是：一种测量水下地基分层沉降的设备，由埋设在钻孔中的刚性基准管、大量程位移传感器、位移传感器位移杆、位移传感器固定限位夹、位移传感器支撑导向限位夹、位移传感器的位移杆保护筒、位移块、位移计与位移块的联接件构成；在被测地基测点位置采用钻机钻孔至上部荷载影响深度范围外的非压缩土（岩）层，将装备好的水下地基分层沉降测量设备沉入钻孔中，其中刚性基准管底部法兰顶在钻孔底部非压缩土（岩）层，其顶部距钻孔口一定距离（该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量水下地基分层沉降的设备，由埋设在钻孔中的刚性基准管构成，该刚性基准管底部法兰顶在钻孔底部非压缩土层，其顶部距钻孔口一定距离，其特征在于，在该刚性基准管上设有若干组分层沉降测量机构，各组分层沉降测量机构以并联方式安装在所述刚性基准管上；各组分层沉降测量机构分别由位移计与位移块组成；其中的位移计分别固定在所述刚性基准管上；其中的位移块分别套装在所述刚性基准管上；所述各位移块嵌入被层土层；所述位移计与位移块的组对方式是：位移计与位移块之间设有连接组件；位移杆插入位移计空腔内；该位移杆通过螺纹固定于所述连接组件的中心螺孔上；所述连接组件旋入位移块螺丝孔中，固定在位移块上；位移计的信号电缆沿所述刚性基准管引到地面上。

【技术特征摘要】
1.一种测量水下地基分层沉降的设备，由埋设在钻孔中的刚性基准管构成，该刚性基
准管底部法兰顶在钻孔底部非压缩土层，其顶部距钻孔口一定距离，其特征在于，在该刚性
基准管上设有若干组分层沉降测量机构，各组分层沉降测量机构以并联方式安装在所述刚
性基准管上；各组分层沉降测量机构分别由位移计与位移块组成；其中的位移计分别固定
在所述刚性基准管上；其中的位移块分别套装在所述刚性基准管上；所述各位移块嵌入被
层土层；所述位移计与位移块的组对方式是：位移计与位移块之间设有连接组件；位移杆插
入位移计空腔内；该位移杆通过螺纹固定于所述连接组件的中心螺孔上；所述连接组件旋
入位移块螺丝孔中，固定在位移块上；位移计的信号电缆沿所述刚性基准管引到地面上。
2.根据权利要求1所述的测量水下地基分层沉降的设备，其特征在于，所述位移计与所
述刚性基准管的固定方式是：固定限位夹和支撑导向夹分别将位移计的上部和下部固定于
基准杆上。
3.根据权利要求1所述的测量水下地基分层沉降的设备，其特征在于，所述位移块嵌入
被层土层的方式是：在位移块上分别固定有上弹性涨卡；安装前，采用收紧链将该弹性涨卡
收紧和固定；水下分层沉降测量设备在钻孔内安装完成后，释放收紧链，弹性涨卡涨开，将
位移块嵌入被层土层，与土体紧密结合。
4.根据权利要求1所述的测量水下地基分层沉降的设备，其特征在于，所述位移块的固
定点处，固定有收紧链和定位链；该定位链连接在刚性基准管的合适位置。
5.根据权利要求1所述的测量水下地基分层沉降的设备，其特征在于，所述各组分层沉
降测量机构中设有位移传感器的位移杆保护筒；该保护筒套在位移计外，该位移计保护筒
通过螺纹固定于连接组件上，将所述组件位移块通过对中孔套在刚性基准管上。
6.根据权利要求1-5之一所述的测量水下地基分层沉降的设备，其特征在于，所述钻孔
孔径为110～150mm；
所述刚性基准管为直径不小于30mm，壁厚大于6mm的大刚度钢管或不锈钢管；该刚性基
准管每节1～3m长，且在每节管两端加工成内螺纹，每节管两端离开内螺纹10cm均设置直径
10mm的通孔；
所述刚性基准管连接接头与基准管外径尺寸相同，其两端加工成与基准管内螺纹相匹
配的外螺纹，接头中部打设直径10mm的通孔，该通孔功能与基准管上通孔功能相同。
7.根据权利要求1-5之一所述的测量水下地基分层沉降的设备，其特征在于，位移计采
用LVDT大量程电感位移计；传感器精度指标为0.1%F.S；
所述位移传感器位移杆为直径6mm的不...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱亚俊，卞为东，何宁，刘常全，陆永军，周彦章，莫思平，罗宏，孙汝建，梅聚福，张贤，何斌，柏甲鹏，徐达建，黄宙晟，李登华，汪璋淳，王国利，张桂荣，杨建国，吴毅，许滨华，姜彦彬，张中流，姚明帅，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32