�(cè)斜儀是一種用于測(cè)量鉆孔、基�、地基基�(chǔ)、墻體和壩體坡等工程�(gòu)筑物的頂�、方位角的儀器�
�(cè)斜儀是一種測(cè)定鉆孔傾角和方位角的原位�(jiān)�(cè)儀�。在�(guó)�,上世紀(jì)五十年代就利用測(cè)斜儀�(duì)土石�、路基、邊坡及其隧道等巖土工程�(jìn)行原位監(jiān)�(cè)。我�(guó)從八十年代開(kāi)始引�(jìn)美、日、英等國(guó)生產(chǎn)的測(cè)斜儀�(duì)一些重大的巖土工程�(jìn)行原位監(jiān)�(cè),取得了良好效果。一些相�(guān)的研究機(jī)�(gòu)隨后研制�電阻�(yīng)變式�加速度�(jì)式和電子�(jì)式等智能型測(cè)斜儀。各種各樣的�(cè)斜儀廣泛�(yīng)用于水利水電、礦�(chǎn)冶金、交通與城建巖土工程�(lǐng)域,在保證巖土工程設(shè)�(jì)、施工及其使用安全中,發(fā)揮了重要的作用�
分為便攜式測(cè)斜儀和固定式�(cè)斜儀,便攜式�(cè)斜儀分為便攜式垂直測(cè)斜儀和便攜式水平�(cè)斜儀,固定式分為單軸和雙軸測(cè)斜儀,應(yīng)用最廣的是便攜式�(cè)斜儀。測(cè)斜儀是一種通過(guò)�(cè)定鉆孔傾斜角從而求得水平向位移的原位監(jiān)�(cè)儀��
�(cè)斜儀的基本配置包括測(cè)斜儀套管、測(cè)斜儀探頭、控制電纜及�(cè)斜讀�(shù)儀�
�(cè)斜管通常安裝在穿�(guò)不穩(wěn)定土層至下部�(wěn)定地層的垂直鉆孔�(nèi)。使用數(shù)字垂直活�(dòng)�(cè)斜儀探頭,控制電纜,滑輪裝置和讀�(shù)儀�(lái)觀�(cè)�(cè)斜管的變�。第一次觀�(cè)可以建立起測(cè)斜管位移的初始斷靀其后的觀�(cè)�(huì)顯示�(dāng)?shù)孛姘l(fā)生運(yùn)�(dòng)�(shí)斷面位移的變�。觀�(cè)�(shí),探頭從�(cè)斜管底部向頂部移�(dòng),在半米間距處暫停并�(jìn)行測(cè)�?jī)A斜工�。探頭的傾斜度由兩支受力平衡的伺服加速度�(jì)�(cè)量所得。一支加速度�(jì)�(cè)量測(cè)斜管凹槽縱向位置,即�(cè)斜儀探頭上測(cè)輪所在平面的傾斜度。另一支加速度�(jì)�(cè)量垂直于�(cè)輪平面的傾斜�。傾斜度可以�(zhuǎn)換成�(cè)向位�。對(duì)比當(dāng)前與初始的觀�(cè)�(shù)�(jù),可以確定側(cè)向偏移的變化量,顯示出地層所�(fā)生的�(yùn)�(dòng)位移。繪制偏移的變化量可以得到一�(gè)高分辨率的位移斷面圖。此斷面圖有助于確定地面�(yùn)�(dòng)位移的大�,深�,方向和速率�
�(cè)斜儀的工作原理右圖所�。當(dāng)�(cè)斜探頭在�(cè)斜管�(nèi)自下而上逐段滑動(dòng)�(cè)量時(shí),探頭內(nèi)的傳感器敏感地反映出�(cè)斜管在每一深度段L處的傾斜角度變化,�(jìn)而根�(jù)傾斜角求出不同高程處的水平位移增�,即,由�(cè)斜管底部�(cè)�(diǎn)�(kāi)始逐段累加,可得任一高程處的水平位移,即,式中:di為第i�(cè)量段的水平位移增量;θi為第i�(cè)量段管軸線與鉛垂線的夾角;Sj為測(cè)斜管底端固定�(diǎn)(i=0)以上i=j�(diǎn)處的位移�
在測(cè)斜儀觀�(cè)�(shí),為了消除和減少儀器的零漂及裝配誤差等,應(yīng)在位移的正方向及�(cè)頭調(diào)�(zhuǎn)180度以后的反方向各�(cè)讀一次數(shù)�(jù),取正反兩方向測(cè)讀�(shù)�(jù)的代�(shù)平均值作為傾角測(cè)��
性能卓越:便攜式�(shù)字垂直活�(dòng)�(cè)斜儀以其耐久�,高精度和反�(yīng)快速而贏得世界廣泛的贊譽(yù)�
可重�(fù)探測(cè):為確保在各種測(cè)斜管上同樣可以探�(cè),測(cè)斜儀探頭配備了堅(jiān)固的輪架,密封的輪軸和特殊設(shè)�(jì)的測(cè)��
使用壽命�(zhǎng):探頭結(jié)�(gòu)緊湊,允許通過(guò)小半徑曲�,安裝使用期限超�(guò)了其他所有廠商的�(cè)斜儀�
�(jì)算機(jī)率定:每�(gè)�(cè)斜儀探頭都經(jīng)�(guò)專門(mén)�(shè)�(jì)的計(jì)算機(jī)率定工作�(tái)�(yán)格率��
可靠的控制電纜:控制電纜非常耐用而且便于搬運(yùn),即使在低溫下也可以保持靈活耐用的特�(diǎn)。控制電纜還具有耐化�(xué)腐蝕及耐磨損的特�,并提供了極好的空間�(wěn)定�。柔韌的橡皮深度�(biāo)記永久可靠地硬化在電纜護(hù)套上。標(biāo)記不�(huì)松散,也�(méi)有會(huì)損壞電纜�(hù)套及�(dǎo)線的毛刺�
深度控制一致:滑輪裝置為推薦輔助設(shè)�,它有助于操作者完成統(tǒng)一的深度控�。只能單向活�(dòng)的電纜夾具確保了探頭的位置一��
系統(tǒng)的完整性:�(cè)斜儀系統(tǒng)包括高質(zhì)量的�(cè)斜管,垂直和水平的活�(dòng)�(cè)斜儀,垂直和水平的固定測(cè)斜儀,記錄讀�(shù)裝置,圖表分析軟件和專用附件�
分辨率:0.02mm/500mm�
重復(fù)性: ±0.01%FS�
系統(tǒng)精度:�6mm/50 �(gè)讀�(shù),通過(guò)軟件的修正程序可以得到更高的精度�
溫度范圍�-20 � 50 ℃;
尺寸�26 × 650 mm�
1、高精度:傾斜角精度0.01°,方位角精度1°�
2、海量存�(chǔ):可�9999根樁的數(shù)�(jù)�
3、低功耗:連續(xù)工作超過(guò)24小時(shí)�
4、測(cè)量參�(shù):傾斜角、方位角�
5、顯示方式:中文液晶顯示 �
6、報(bào)警設(shè)置:量程范圍�(nèi)任意�(shè)��
7、供電方式:�(nèi)置可充電鋰電��
8、外形尺寸:150(mm)�65(mm)�43(mm); V型接觸面�
9、重 � �0.5kg�
不同�(cè)斜儀的工作流程都大同小異?,F(xiàn)以南京葛南事�(yè)有限公司生產(chǎn)的GN-1A型固定式�(cè)斜儀�(lái)介紹其工作流��
�(zhǔn)備工�
布置觀�(cè)�(diǎn)與成孔:�(duì)于一�(gè)�(chǎng)地或者結(jié)�(gòu)�,觀�(cè)�(diǎn)�(yīng)該因地制�,合理布置。一般要求相鄰觀�(cè)�(diǎn)的水平距離為一�(gè)成孔�,也可根�(jù)巖土工程等級(jí)適當(dāng)加密或減少觀�(cè)�(diǎn)。施工時(shí)盡量要求鉆孔是鉛錘的,偏差角�(yīng)小于2°。終孔直徑應(yīng)大于�(cè)斜管外徑30mm,鉆孔深度應(yīng)超過(guò)最深位移帶5m。所有鉆孔在埋設(shè)�(cè)斜管前應(yīng)該�(jìn)行驗(yàn)收,合格后才能埋�(shè)�
�(cè)斜管的安裝:�(cè)斜管的安裝質(zhì)量是�(cè)試效果的�(guān)�,應(yīng)該遵循如下步驟:1)將�(cè)斜管裝上管底�,用螺絲或膠固定�2)將�(cè)斜管按順序逐根放入鉆孔�,測(cè)斜管與測(cè)斜管之間用接管連接,并用螺絲固�。測(cè)斜管在安裝中�(yīng)注意�(dǎo)槽的方向,導(dǎo)槽方向必須與�(shè)�(jì)要求定準(zhǔn)的方向一�。將組裝好的�(cè)斜管按次序逐節(jié)放入鉆孔�,直至孔��3)當(dāng)確認(rèn)�(cè)斜管安裝完好后即可�(jìn)行回�(一般用膨潤(rùn)土球或原土沙�?;靥顣r(shí)每填�3�5m�(shí)要�(jìn)行一次注水,使膨�(rùn)土球或原土沙遇水�,與孔壁�(jié)合的牢固,直至孔口;4)測(cè)斜管地表管口段澆注混凝土,做成混凝土墩臺(tái)以保�(hù)管口和管口轉(zhuǎn)角的�(wěn)定�。墩�(tái)上應(yīng)�(shè)置位移和沉降觀�(cè)�(biāo)�(diǎn)�5)露在地表上的測(cè)斜管�(yīng)注意做好保護(hù),蓋上管�,防止物體落��6)安裝完成后的測(cè)斜管�(yīng)先用模擬�(cè)斜儀試放,試放時(shí)�(cè)斜管互成90°的兩�(gè)�(dǎo)向槽都應(yīng)從上到下試放�,保證模擬測(cè)斜儀順測(cè)斜管能順暢通過(guò)�
�(cè)斜儀的組裝:在測(cè)試之前必須對(duì)�(cè)斜儀�(jìn)行檢�(yàn)校正,并做好�(cè)試前的準(zhǔn)備工�,再�(jìn)行組��
�(cè)試過(guò)�
首先將測(cè)斜儀置入�(cè)斜管�(nèi),要使導(dǎo)向輪完全�(jìn)入導(dǎo)向槽�(nèi)。方向應(yīng)為導(dǎo)向輪的正向與被測(cè)位移坐標(biāo)(+X)的正向一致時(shí)�(cè)值為�,相反為�(fù)。然后根�(jù)電纜上標(biāo)明的記號(hào),每基本�(zhǎng)度測(cè)讀一次測(cè)斜管軸線相對(duì)基準(zhǔn)軸線的傾�。測(cè)試方式應(yīng)遵循下面兩�(gè)要點(diǎn):�(dāng)�(cè)斜管下部可靠固定在基巖中(埋入深度�(yīng)大于5000mm),可�(rèn)定基巖沒(méi)有位�。此�(shí)�(cè)量可至下而上�(cè)讀一次,直至管口;當(dāng)�(cè)斜管底部懸掛(底部未與基巖固定),此�(shí)�(cè)量應(yīng)由上至下�(jìn)行測(cè)��
�(jiān)�(cè)�(shù)�(jù)采集與整理分�
�(jiān)�(cè)�(shù)�(jù)的采集與整理分析�(guò)程一般采用自�(dòng)化集成處理系�(tǒng)。這種自動(dòng)�(shù)�(jù)采集和處理系�(tǒng),可成倍地提高工作效率和質(zhì)�。它是根�(jù)�(cè)斜儀的參�(shù)和有�(guān)�(jì)算公式編制計(jì)算機(jī)程序,其成果以表格和圖形形式輸出�
減少誤差措施
為提高測(cè)量精�,在�(cè)量時(shí),當(dāng)四�(gè)�(dǎo)向輪在某一�(gè)�(cè)量段�(méi)有完全�(jìn)入導(dǎo)向槽�(shí),算�(shù)和值S�(huì)出現(xiàn)較大的變化。因此在�(cè)量時(shí)一定要使四�(gè)�(dǎo)向輪完全�(jìn)入導(dǎo)向槽�,在�(cè)管的接頭處可反復(fù)多測(cè)幾次。如果某一、兩處的和值與正常值明顯偏差過(guò)大可剔除不用。這都是由于一頭導(dǎo)向輪不在�(dǎo)向槽中引起的,這種情況多發(fā)生在管接頭處�
為了消除系統(tǒng)誤差,每�(gè)方向(±X,±Y)的位�(傾角)�(yīng)逐段正、反方向各測(cè)讀一�,取其差值的一半計(jì)算各段位移量。即:F=[�+X�+Y�-�-X�-Y)]/2,式中:F為傾斜儀的實(shí)�(shí)電測(cè)量�,單位為mv;� X,� Y為每�(gè)方向的測(cè)試讀�(shù),單位為mv�
由于整�(gè)�(cè)斜管所有同段上正、反方向兩次�(cè)值和的一半的�(jì)算�,應(yīng)為測(cè)斜儀的理論鉛直狀�(tài)下的讀�(shù)值,此F�(yīng)為定�。如果測(cè)值F有離散�,可能是下面四種情況引起�:1)測(cè)斜儀�、后兩組�(dǎo)輪的幾何形心的連線在正、反兩次�(cè)量時(shí)不完全平��2)導(dǎo)向輪與導(dǎo)向槽的配合不��3)導(dǎo)向輪與輪架之間的間隙太大�4)測(cè)斜管與膨�(rùn)土球或原土沙固結(jié)不好�
�(cè)斜儀使用中有五�(gè)誤區(qū)�
�1)位移~深度曲線作法:位移~深度曲線即位移隨深度的變化曲�,是�(cè)斜儀最重要的監(jiān)�(cè)成果曲線,然而在�(zhǎng)期的�(jiān)�(cè)�(shí)踐中�(fā)�(xiàn),測(cè)讀�(shí)很容易出�(cuò)�
�2)每1m�(cè)讀一次時(shí)的數(shù)�(jù)處理:當(dāng)�(cè)斜孔深度較大,同�(shí)傾斜角隨深度的變化較小時(shí),為了加快測(cè)量�(jìn)度,往往采用�1m�(cè)讀一次的方式�(jìn)�。然而在�(shù)�(jù)處理�(guò)程中,工程人員往往仍沿用每0.5m�(cè)讀一次時(shí)的數(shù)�(jù)處理方法。這將�(dǎo)致所作的位移~深度曲線與�(shí)際不��
�3)“累�(jì)位移”與“相�(duì)位移”的區(qū)別:位移有累�(jì)位移與相�(duì)位移之分。所謂累�(jì)位移,即�(jì)算點(diǎn)相對(duì)于孔底的位移;相對(duì)位移,是指計(jì)算點(diǎn)相對(duì)其本身初始值的位移變化�。同�(shí)又有工程人員將位移曲線分為絕�(duì)位移曲線和相�(duì)位移曲線。所謂絕�(duì)位移曲線,即按每次測(cè)讀�(shù)�(jù)單獨(dú)作出的位移曲�;相對(duì)位移曲線,即將每次測(cè)讀�(shù)�(jù)所得位移值減去測(cè)斜管初始位移值后所作出的曲線。顯�,絕�(duì)位移與累�(jì)位移是同一�(gè)概念�
然�,累�(jì)位移(或絕�(duì)位移)與相�(duì)位移在概念上是錯(cuò)誤的。測(cè)斜管在埋�(shè)完畢之后一般不可能完全呈鉛�?fàn)顟B(tài),即初始�(shí)刻已�(jīng)存在傾斜,但是該傾斜顯然并不能稱之為“位移�,而累�(jì)位移即是將初始傾斜值作為其位移的一部分,因�,累�(jì)位移在概念上是錯(cuò)誤的。而相�(duì)位移為土體確�(shí)�(fā)生的位移,并不是相對(duì)�,應(yīng)改稱之為“位移��
�4)正反兩�(cè)回讀�(shù)差值問(wèn)題:零漂�(duì)位移�(jié)果并�(wú)影響,通過(guò)�(biāo)�(zhǔn)兩測(cè)回和�(shù)�(jù)處理�(guò)�,零漂能被有效消除,最后得出的位移值U是正確的。此外可以看出,校核累計(jì)值正好為零漂值的兩�,是一�(gè)常數(shù)。因�,如果校核累�(jì)值為常數(shù),那么表示U0和U180之間的差值只是由儀器零漂引�,這對(duì)�(cè)量結(jié)果來(lái)�(shuō)是無(wú)影響�。而如果校核累�(jì)值不�(wěn)定,往往反映了測(cè)斜管�(nèi)存在異物等其它因�,這些因素?zé)o法通過(guò)兩測(cè)回的方法得以消除,從而導(dǎo)致所�(cè)位移值與�(shí)際不�。故從位移測(cè)讀方面�(lái)看,校核累計(jì)值應(yīng)是越�(wěn)定越�,尤其是�(dāng)其為常數(shù)�(shí)最��
�5)判別測(cè)斜管底部�(fā)生位移的方法:測(cè)斜數(shù)�(jù)處理�,假�(shè)底部為位移零�(diǎn)。由于測(cè)斜管底部通常嵌入�(wěn)定的基巖�(nèi),因此該假設(shè)一般來(lái)�(shuō)是合理的。然而在深厚軟土層中,測(cè)斜管底部亦可能發(fā)生位�。通常情況�,通過(guò)�(cè)讀�(shù)�(jù)�(wú)法判別底部是否發(fā)生移�(dòng),然而在某些特殊情況�,這是可以�(shí)�(xiàn)��
�(cè)斜儀的使用注意事�(xiàng)�
在工作溫度內(nèi)使用,防止震�(dòng)、嚴(yán)禁撞擊孔�、防止探頭突然加�、嚴(yán)禁提著電纜搖擺探頭;
在捆綁電纜線的時(shí)候嚴(yán)禁使用鐵絲和金屬�,最好使用絞�(pán)或者繩類收��
及時(shí)擦凈探頭、清潔并干燥接頭、潤(rùn)滑測(cè)輪和o型圈,注意防�、清潔插座及面板�
用完后嚴(yán)禁長(zhǎng)期性讓每�(gè)連接處不分開(kāi),這樣�(huì)引起水分�(zhǎng)期殘留在探頭�(nèi)腐蝕接頭�
�(cè)試完成后,擦干探頭和電纜,蓋好保�(hù)�,將探頭放入保護(hù)箱內(nèi)�
回到室內(nèi),擦干讀�(shù)儀并給電池充電�
最好讓所有的接頭在室�(nèi)�(fēng)��
�(jīng)�(guò)幾十年的理論研究和應(yīng)用實(shí)�,測(cè)斜儀越來(lái)越向輕便、簡(jiǎn)�、自�(dòng)化方向發(fā)�,由此產(chǎn)生的效果也越�(lái)越明顯。為保證巖土工程�(shè)�(jì)、施工及其運(yùn)行安全,各種各樣的測(cè)斜儀�(fā)揮了重要的作�。相信隨著巖土工程信息化建設(shè),各種監(jiān)�(cè)方法將會(huì)得到廣泛重視�
工程概況
LNG電廠,廣東省惠州市大亞灣殼牌石油�(xiàng)目旁。該廠東臨大�,北為丘陵地貌。地基處理面積約36.06�(wàn)m2。本次試�(yàn)區(qū)�(jiān)�(cè)與檢�(cè),面積約900m2。根�(jù)深圳市勘察測(cè)繪院提供的工程地�(zhì)勘察�(bào)告表�,場(chǎng)地內(nèi)�(wú)揭露淤泥�(zhì)土之類的軟弱下臥土層。試�(yàn)區(qū)�(nèi)采用�(qiáng)�、碾壓加固的處理方法。測(cè)斜儀�(jiān)�(cè)的主要目的是�(jiān)�(cè)�(qiáng)夯過(guò)程中引起的土體側(cè)向位��
�(shè)�(jì)布置
按照�(shè)�(jì)及規(guī)范要求,共布�(shè)3�(gè)�(jiān)�(cè)�(diǎn)(靠近海邊),位置按�(shè)�(jì)方要求布�(shè)。測(cè)斜監(jiān)�(cè)分別在地面下�1.5�2.5�4.5�5.5m處�(jìn)�。測(cè)斜管埋設(shè)好后,強(qiáng)夯施工前每天觀�(cè)1�,強(qiáng)夯施工時(shí)加密觀�(cè),以后每天觀�(cè)一�,總共監(jiān)�(cè)�(shí)間為一�(gè)��
�(jiān)�(cè)�(shù)�(jù)采集與處�
�(jiān)�(cè)使用的儀器是南京葛南事業(yè)有限公司生產(chǎn)的GN-1A型固定式�(cè)斜儀,通過(guò)自動(dòng)�(shù)�(jù)采集和處理系�(tǒng),可以得到測(cè)斜儀�(jiān)�(cè)成果��
�(jiān)�(cè)意義
在場(chǎng)地強(qiáng)夯過(guò)程中,場(chǎng)地土體發(fā)生了�(jié)�(gòu)和性質(zhì)上的�(zhuǎn)變:一方面,場(chǎng)地中心區(qū)域的土體得到加密,甚至部分土體發(fā)生隆�(分析原因可能是夯�(diǎn)間距�(guò)小或夯擊能量�(guò)�);另一方面,場(chǎng)地中心的土體�(huì)擠壓周邊的土�,特別是靠近海邊的土體具有凌空面,凌空面的高�4�6m,肉眼可以發(fā)�(xiàn)凌空面在�(qiáng)夯過(guò)程中�(fā)生明顯變�,局部地區(qū)甚至�(fā)生少量土體坍塌。在靠近海邊的區(qū)域等距離布置�3�(gè)�(jiān)�(cè)�。經(jīng)�(guò)�(duì)布置�3�(gè)孔�(jìn)行監(jiān)�(cè),可以得到場(chǎng)地強(qiáng)夯過(guò)程中引起的土體側(cè)向位移情�,為�(chǎng)地強(qiáng)夯施工提供了及時(shí)的監(jiān)�(cè)信息,從而及�(shí)修改�(qiáng)夯點(diǎn)距和夯擊能量。通過(guò)�(duì)面積�900m2的試�(yàn)區(qū)�(jiān)�(cè),得到最佳強(qiáng)夯點(diǎn)距為6�7m,夯擊能量為2000kN·m。這樣既可以滿足場(chǎng)地地基承載力的設(shè)�(jì)�,又防止靠近海邊的土體發(fā)生傾斜或坍塌�