专利名称：一种软式可视固定测斜仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及公路软土路基的变形观测，是一种软式可视固定测斜仪。
背景技术：
为监测路堤稳定性及评价地基处理效果，常在路堤边坡坡趾或边沟上口外缘I. Om 左右的位置埋设测斜仪来测量路基深部水平位移的发展情况。测斜仪是一种测定钻孔水平位移的原位监测仪器，要求钻孔至硬土层足够深度且成孔倾斜度不大于1°，再埋设测斜管，测试时将测斜管感应方向对准水平位移方向导槽内，将测斜器轻轻滑入管底稳定后测其读数，每隔O. 5m测读一次。用该法测定路堤侧向水平位移有一定的局限性，由于测斜管管材的刚度远远大于饱和软土，导致软土与测斜管不能协调变形而出现较大观测误差。在大坝及竖井测斜中，垂线坐标仪是一种成熟的观测仪器，其原理是通过测定垂线与固定标点的距离来观测倾斜度，已有各类垂线坐标仪广用于工程安全监控中，但由于没有开发出适宜的测斜管，目前该类方法还不能用于路基边坡的水平位移观测中。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能准确测定饱和软土路基深部土体的水平位移的软式可视固定测斜仪。为了解决上述技术问题，本实用新型提供的软式可视固定测斜仪，由软式桩和计算机摄像可视系统组成，所述的软式桩的结构是在圆形底座和桩顶支架之间连接有弹簧式钢筋支护体和支撑约束杆组成圆柱形柔性支架，在所述的圆形底座和桩顶支架之间密封连接有包裹所述的弹簧式钢筋支护体和所述的支撑约束杆的防水土工布且所述的防水土工布的直径比圆柱形柔性支架直径稍大，在所述的防水土工布内充满有液体，在所述的圆形底座的圆心部位的桩底观测目标点设有一根垂线，所述的垂线另一端与圆形浮板底面的中心位置相连，所述的圆形浮板的直径小于所述的弹簧式钢筋支护体的内径；所述的圆形浮板的顶面中心位置设有桩底位移观测标点，所述的桩顶支架上设有定向销；所述的计算机摄像可视系统由发光坐标和摄像两部分组成，所述的发光坐标部分是由设置在所述的桩顶支架下端的发光坐标板及与其连接的控制装置组成，所述摄像部分由设在所述的桩顶支架的上端的I 3个摄像头及其导线连接的计算机组成，所述的桩底位移观测标点与发光坐标板底面相触。所述的发光坐标板的结构是有机玻璃固定板蚀刻嵌入O. 0125mm直径的黑色漆包线构成有坐标线，所述的坐标线的间距为5mm或IOmm,坐标线范围为400mmX400mm或 800mmX800mm，在所述的坐标线的外接圆上胶贴有直径为2mm的柔性霓虹线，所述的柔性霓虹线与所述的控制装置连接，所述的控制装置由导线、供电电源、激发器和开关构成。所述的摄像头与所述的发光坐标板之间的距离为20mm 40mm。所述的圆形浮板的直径小于所述的弹簧式钢筋支护体的内径60mm。所述的桩底位移观测标点是一个圆锥形线锤。[0009]采用上述技术方案的软式可视固定测斜仪，由于软式桩外部充满液体的防水土工布比圆柱形柔性支架直径稍大，当用定向导管将软式桩放入钻孔底并填砂后，软式桩与钻孔周边土体能够迅速形成变形协调体；在软式桩的埋设过程，当用定向导管将软式桩放入钻孔底并在提升至顶部支架的定向销位置时，可通过孔口导管中心点和导管倾斜方位及倾斜角，求出发光坐标的初始方位和原点坐标。软式可视固定测斜仪的测量方法是通过柔性霓虹线发光照亮坐标线和桩底位移观测标点，再通过在顶部支架的上端设置的摄像头及其导线连接的计算机进行实时摄像，采集摄像图，分析并计算摄像图中桩底位移观测标点在坐标线的位置，对比求出两不同时段该位置的变化量就得到了软式可视固定测斜仪有效观测范围路基深部土体的水平位移值。为减少误差，可在地面通过实测求出软式可视固定测斜仪获取的桩底位移观测标点落入不同坐标格时的校正系数。软式可视固定测斜仪特别适用于高含水量软土路基侧向位移和蠕变的长期观测。本实用新型的优点和积极效果现有钻孔测斜管测斜时，需要测斜器在测斜管导轨中滑动，测斜器实际是通过测试管材的变形来感知土体的侧向位移，由于测斜管管材的刚度远远大于饱和软土，饱和软土发生微量变形时，测斜管管材并未变形，这就造成了饱和软土与测斜管不能协调变形问题，这就造成了观测误差的产生，尤其是当需要长期监控高含水量软土路基侧向位移或者需要观测饱和软土路基深部土体的水平蠕变变形时，该类误差就更大了。本实用新型提供的软式可视固定测斜仪利用垂线坐标仪的测试原理，并通过可视装置进行实时观测，克服了传感器类仪器因信号漂移造成的误差，且极易实现远程监控；本实用新型提供的软式可视固定测斜仪还克服了现有钻孔测斜仪测试过程因饱和软土与测斜管不能协调变形造成的测试误差，能更精确地测定饱和软土土体的水平位移，特别适用于高含水量软土路基侧向位移和螺变的长期观测。由于本实用新型中的计算机摄像系统和图像截取可采用常规家用电脑中的通用软件，使得该测试仪更加简便和经济。综上所述，本实用新型是一种能准确测定饱和软土路基深部土体的水平位移的软式可视固定测斜仪。

图I是本实用新型结构示意图。图2是本实用新型的带发光坐标线的透明板大样图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步说明。参见图I和图2，软式可视固定测斜仪，由软式桩和计算机摄像可视系统组成，软式桩的结构是在圆形底座I和桩顶支架2之间连接有弹簧式钢筋支护体4和支撑约束杆 6组成圆柱形柔性支架，在圆形底座I和桩顶支架2之间密封连接有包裹弹簧式钢筋支护体4和支撑约束杆6的防水土工布5且防水土工布5的直径比圆柱形柔性支架直径稍大， 在防水土工布5内充满有液体3，在圆形底座I的圆心部位的桩底观测目标点7设有一根垂线8，垂线8另一端与圆形浮板9底面的中心位置相连，圆形浮板9的直径小于弹簧式钢筋支护体4的内径60mm ;圆形浮板9的顶面中心位置设有桩底位移观测标点10，桩底位移观测标点10是一个圆锥形线锤，桩顶支架2上设有定向销16 ;计算机摄像可视系统由发光坐标和摄像两部分组成，发光坐标部分是由设置在桩顶支架2下端的发光坐标板11及与其连接的控制装置13组成，摄像部分由设在桩顶支架2的上端的I 3个摄像头12及其导线连接的计算机14组成,摄像头12与发光坐标板11之间的距离为20mm 40mm,桩底位移观测标点10与发光坐标板11底面相触，图I是15表示有效观测范围。发光坐标板11的结构是有机玻璃固定板20蚀刻嵌入O. 0125mm直径的黑色漆包线构成有坐标线18,坐标线18的间距为5mm或IOmm,坐标线范围为400mmX400mm或 800mmX 800mm，在坐标线18的外接圆上胶贴有直径为2mm的柔性霓虹线19，柔性霓虹线19 与控制装置13连接，控制装置13由导线、供电电源、激发器和开关构成，在有机玻璃固定板 20上设有位移观测方向标志17。参见图I和图2，软式桩由弹簧式钢筋支护体4的弹力、支撑约束杆6与同直径的圆形底座I和桩顶支架2相连形成圆柱形柔性支架，该支架用比其直径稍大的防水土工布 5包裹并与圆形底座I和桩顶支架2相连，充满液体3后密封即形成了软式桩，软式桩与钻孔周边土体能够迅速形成变形协调体；控制垂线8的长度至圆形浮板9顶面的圆锥形线锤的锤尖与发光坐标板11底面相触；这样悬垂的圆形浮板9上的中心位置即桩底位移观测标点10就是桩底观测目标点7的垂直投影点。软式可视固定测斜仪的测量方法是通过柔性霓虹线19发光照亮坐标线18和桩底位移观测标点10，再通过在桩顶支架2的上端设置的摄像头12及其导线连接的计算机 14进行实时摄像，采集摄像图，分析并计算摄像图中桩底位移观测标点10在坐标线18的位置，对比求出两不同时段该位置的变化量就得到了软式可视固定测斜仪有效观测范围15 路基深部土体的水平位移值。软式可视固定测斜仪特别适用于高含水量软土路基侧向位移和蠕变的长期观测。软式桩由直径4mm的弹簧式钢筋支护体4的弹力和直径IOmm由塑料制成的支撑约束杆6提供的支撑形成直径为80mm或160mm、长度IOOOmm的圆柱形柔性支架，圆柱形柔性支架的上下两端分别与其同直径的圆形底座I和桩顶支架2相连接，外部用比其直径稍大的防水土工布5包裹并与两端的圆形底座I和桩顶支架2用密封胶密封连接形成封闭体系，圆形底座I由塑料板制成，桩顶支架2由塑料板制成；在该封闭体系中充满液体3后就形成了软式桩；由于软式桩外部充满液体的防水土工布5比圆柱形柔性支架直径稍大，当用定向导管将软式桩放入钻孔底并填砂后，软式桩与钻孔周边土体能够迅速形成变形协调体。圆形浮板9顶面的桩底位移观测标点10即圆锥形线锤的锤尖与发光坐标板11底面相触；这样悬垂的圆形浮板9上的锤尖位置就是桩底观测目标点7的垂直投影点，因而可作为桩底位移观测标点10。在软式桩的埋设过程，当用定向导管将软式桩放入钻孔底并在提升至桩顶支架2 的定向销16位置时，可通过孔口导管中心点和导管倾斜方位及倾斜角，求出发光坐标的初始方位和原点坐标。摄像部分由桩部支架2的上端设置的I 3个摄像头12及其导线连接的计算机14组成。摄像头12与发光坐标板11之间的距离为20mm 40mm ;仅当观测位移量不大，坐标线范围为400mm X400mm且精度要求低时,可设置单个摄像头于坐标圆点， 其它情况一概应再以20mm间距沿位移观测方向17对称设置2个摄像头。计算机摄像系统和图像截取可采用常规家用电脑中的通用软件，使得该测试仪更加简便和经济。[0022]软式可视固定测斜仪的测量方法是通过柔性霓虹线19发光照亮坐标线18和圆形浮板9上的锤尖即桩底位移观测标点10，再通过在桩顶支架2的上端设置的摄像头12及其导线连接的计算机14进行实时摄像，采集摄像图，分析并计算摄像图中桩底位移观测标点10在坐标线18的位置，对比求出两不同时段该位置的变化量就得到了软式可视固定测斜仪有效观测范围15路基深部土体的水平位移值。为减少误差，可在地面通过实测求出软式可视固定测斜仪获取的桩底位移观测标点10落入不同坐标格时的校正系数。
权利要求1.一种软式可视固定测斜仪，由软式桩和计算机摄像可视系统组成，其特征是所述的软式桩的结构是在圆形底座(I)和桩顶支架(2)之间连接有弹簧式钢筋支护体(4)和支撑约束杆(6)组成圆柱形柔性支架，在所述的圆形底座(I)和桩顶支架(2)之间密封连接有包裹所述的弹簧式钢筋支护体(4)和所述的支撑约束杆(6)的防水土工布(5)且所述的防水土工布(5)的直径比圆柱形柔性支架直径稍大，在所述的防水土工布(5)内充满有液体(3)，在所述的圆形底座(I)的圆心部位的桩底观测目标点(7)设有一根垂线(8)，所述的垂线(8)另一端与圆形浮板(9)底面的中心位置相连，所述的圆形浮板(9)的直径小于所述的弹簧式钢筋支护体(4)的内径；所述的圆形浮板(9)的顶面中心位置设有桩底位移观测标点(10)，所述的桩顶支架(2)上设有定向销(16);所述的计算机摄像可视系统由发光坐标和摄像两部分组成，所述的发光坐标部分是由设置在所述的桩顶支架(2)下端的发光坐标板(11)及与其连接的控制装置(13)组成，所述摄像部分由设在所述的桩顶支架(2)的上端的I 3个摄像头(12)及其导线连接的计算机(14)组成，所述的桩底位移观测标点(10)与发光坐标板(11)底面相触。
2.根据权利要求I所述的软式可视固定测斜仪，其特征是所述的发光坐标板(11)的结构是有机玻璃固定板(20)蚀刻嵌入O. 0125mm直径的黑色漆包线构成有坐标线(18)， 所述的坐标线(18)的间距为5mm或IOmm,坐标线范围为400mmX400mm或800mmX800mm, 在所述的坐标线(18)的外接圆上胶贴有直径为2_的柔性霓虹线(19)，所述的柔性霓虹线(19)与所述的控制装置(13)连接，所述的控制装置(13)由导线、供电电源、激发器和开关构成。
3.根据权利要求I或2所述的软式可视固定测斜仪，其特征是所述的摄像头(12)与所述的发光坐标板(11)之间的距离为20mm 40mm。
4.根据权利要求I或2所述的软式可视固定测斜仪，其特征是所述的圆形浮板(9)的直径小于所述的弹簧式钢筋支护体(4)的内径60mm。
5.根据权利要求I或2所述的软式可视固定测斜仪，其特征是所述的桩底位移观测标点(10)是一个圆锥形线锤。
专利摘要本实用新型公开了一种软式可视固定测斜仪，在圆形底座(1)和桩顶支架(2)之间连接有弹簧式钢筋支护体(4)和支撑约束杆(6)、防水土工布(5)和液体(3)，圆形底座(1)设有一根垂线(8)，垂线(8)另一端与圆形浮板(9)底面的中心位置相连，圆形浮板(9)的顶面中心位置设有桩底位移观测标点(10)，发光坐标部分是由设置在桩顶支架(2)下端的发光坐标板(11)及与其连接的控制装置(13)组成，摄像部分由设在桩顶支架(2)的上端的1～3个摄像头(12)及其导线连接的计算机(14)组成，桩底位移观测标点(10)与发光坐标板(11)底面相触。本实用新型能准确测定饱和软土路基深部土体的水平位移。
文档编号G01B11/16GK202350744SQ20112048254
公开日2012年7月25日 申请日期2011年11月28日 优先权日2011年11月28日
发明者张玉萍 申请人:长沙理工大学