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年,世界上第一台测斜仪模型用于监测格陵兰岛冰冠的活动。操作者是StanleyDWilson,是测斜仪的发明者,也是美国SINCO公司的创办人之一。
数字垂直活动测斜仪常用于监测滑坡区和深洞开挖土体的侧向位移。它也用来监测诸如堤坝结构、建筑物桩基等结构的变形。
垂直活动测斜仪可以提供高分辨率的位移断面图,其操作简单,并具有高精度,反应快速,耐久性好的特点。
SINCO公司的测斜仪系统包括高质量的测斜管,垂直和水平的活动测斜仪,垂直和水平的固定测斜仪,记录读数装置,图表分析软件和专用附件。
应用场景——边坡应用场景——水坝应用场景——路基应用场景——挡墙应用场景——堤坝AT测斜仪系统AT测斜仪系统技术参数率定量程:±30,
轮距:mm,
分辨率:0.mm,
重复性:±0.,
工作温度:-20~+70C,
传感器类型:2个MEMS传感器,
蓝牙电缆绞盘:可持续工作40h,
读数装置:基于安卓系统的平板或手机,
软件界面:中文显示,
记录功能:可自动记录。
仪器操作操作原理
测斜管通常安装在穿过不稳定土层至下部稳定地层的垂直钻孔内。使用数字垂直活动测斜仪探头,控制电缆,滑轮装置和读数仪来观测测斜管的变形。第一次观测可以建立起测斜管位移的初始断面。其后的观测会显示当地面发生运动时断面位移的变化。
测斜仪探头
探头导论介绍
导轮装置由支架和两个轮子组成,在每组装置中一个轮子高于另一个轮子,该轮子叫作“高轮”,分为顶部高轮和底部高轮。
测斜仪探头采用两受力平衡的伺服加速度计测量倾斜。一个加速度计测量测斜仪测轮所在平面的倾斜,为“A”轴;另一个加速计测量与测斜仪测轮所在平面相垂直的平面的倾斜,为“B”轴。右图表示探头的俯视图,当探头向A0或B0方向倾斜时读数为正,当探头向A或B方向倾斜时读数为负。亦如上图片所示。
累计偏移量
数据处理测斜仪探头测量倾斜,主要是侧向位移,倾斜如何换算成侧向位移呢?基本原理包括正弦函数、一个角和直角三角形的斜边。我们主要是想求得θ角所对边的长度。
对边斜边
sinθ=对边/斜边
或者对边=斜边×sinθ
偏移量
直角三角形的斜边是测量间距,测量间距在公制单位的测斜仪中一般是0.5m。倾角的对边是有偏移的,偏移量用倾角的正弦值和测量间距的乘积得到,这种计算将角度测量值转换成侧向距离,是计算侧向位移的第一步。
累计偏移量
将每个测量间距的偏移量值相加并绘图,可显示套管的外形。每个测量间距处的黑框代表累积偏移量值,用累积偏移量值绘制图形可显示套管的外形。
位移
偏移量的变化称为位移,偏移量变化说明套管已移动离开初始位置。将位移累积相加并绘制成图形,可得到表现套管移动的高分辨率数据。
人工数据处理
标准的两次测量在每测量间距的每个轴均有两个读数,探头朝“0”方向读取第一个读数,朝“”方向时读取第二个读数。这种两次测量方法有几个优点:第一,可以消除传感器不同测量时的偏差变化;第二,提供一种通过检查和及其他常规方法检测错误的方式;第三,可消除随机误差的影响。数据处理过程中,两个读数相结合取平均值。例如:
偏移量计算
为计算侧向偏移量,取A0和A的读数平均值,再除以仪表常数并乘以测量间距,下面列举计算的例子:
A0和A的读数平均值
除以仪表常数得到的正弦值
位移计算
侧向偏移量的变化即位移表示套管的移动变化。我们可以通过对读数单位的变化(累加再平均),除以仪器常数乘以测量间距长度,来计算位移。如:
计算当前读数与初始读数差的和数,再取平均值。
检查和
为A0和A读数的和或B0和B读数的和,这个值短期稳定,而长期会变化。这由传感器的原理决定。
检查和=A0+A,或检查和=B0+B
实际作业技术要点1)测斜管垂直埋设
测斜管钻孔必须呈铅直向,且全孔孔斜在3°以内才能保证仪器的测试精度,而不是“一般呈铅直布置”。
2)观测数据正确与否的快速判断方法
在观测过程中,除要保证每次对准电缆深度标记外,可用“检验和(CHECKSUM)”方法快速判断观测数据的正确性。一般情况下,同一组观测方向每个观测深度的正反读数(A0、A或B0、B)的和值应为一个变幅较小的常数,如果差别较大或无变化规律,通常是观测深度的错位引起,否则仪器本身性能不稳定,需送回厂家检修标定。
3)测斜仪综合精度
测斜仪观测精度是一个系统综合精度,任何的传感器性能不稳定、测头导轮磨损(轴承间隙大)、测斜管质量低劣、安装埋设质量差(灌浆回填不密实),导槽内壁不清洁、导槽扭角偏大、测试人员不精心等都将降低观测精度,导致较大误差(累计误差)。正常情况下,B向测值误差是A向误差的两倍以上。