GN-1测斜仪

GN-1型测斜仪使用说明1GN-1型测斜仪使用说明本使用说明仅适用于本公司生产的GN-1型测斜仪，型号为GN-1。1用途GN-1型测斜仪广泛适用于测量土石坝、面板坝、岩体边坡、土建基坑、路基等结构物的水平位移，该仪器配合测斜管可反复使用。测量时被测值由手持遥控器选定存入读数仪，传输给计算机，计算出位移量并绘制管形图，无纸化操作。测斜仪采用的是耐冲击型倾斜传感器，承载电缆为带钢芯表面镶有标尺的聚胺脂电缆。测斜仪具有智能识别功能。2规格及主要技术参数规格代号GN-1测杆直径：mm25/38轮距：mm500总长：mm700测量范围；°±15灵敏度：〃/F≤9测量精度：F.S±0.1%系统误差：mm/25m±4.5耐水压：MPa≥1绝缘电阻：MΩ≥50带钢丝芯及长度标记的聚胺脂电缆3结构及工作原理3.1结构GN-1型测斜仪由倾斜传感器、测杆、导向定位轮、信号传输电缆及绕盘等组成，可用本公司生产的GN-103A型读数仪读取测量数据，并将测量数据传输给计算机。3.2工作原理在需要观测的结构物体上埋设测斜管,测斜管内径上有两组互成90°的导向槽，将测斜仪顺导槽放入测斜管内，逐段一个基长(测点间距)进行测量。测量数据经计算即可描述出测斜管随结构物变形的曲线，以此可计算出测斜管每个基长上的轴线与铅垂线所成倾角的水平位移。图1图2如图1所示：测斜仪以铅垂线为轴，倾向高端导向轮一侧读数增大(+X)，倾向另一侧读2数减小(-X)。3.3计算方法3.3.1公式当被测结构物体发生倾斜变形时，带动测斜管同步变形，测斜仪将测量测斜管轴线与铅垂线所成的倾角，并换算成水平位移量，其位移量Si与输出的读数Fi具有如下关系：Si=L×Sin(a+b×Fi+c×Fi2+d×Fi3)式中：Si—测斜管轴线在i点与铅垂线的倾斜量(水平位移)，单位为mm；Fi—测斜仪在i点的实时测量值，单位为F；a﹑b﹑c﹑d—测斜仪的标定系数；L—测量标距。测斜管轴线与铅垂线的总倾斜量：S=S1+S2+S3+S4+.......(图2)式中：S—各测点测值求和后，测斜管轴线的总倾斜量(水平位移)，单位为mm。3.3.2被测结构物倾斜变形量的计算方法△Si=Si-Si0式中：△Si—被测结构物在i点实时测量值相对于基准值的变化量，单位为mm；Si—测斜仪在i点的实时测量值，单位为mm；Si0—测斜仪在i点的基准值，单位为mm。被测结构物的总倾斜变形量△S=S-S0式中：△S—各测点测值求和后，实时测量值相对于基准值的总倾斜变形量，单位为mm；S—各测点测值求和后，实时测量值的总倾斜变形量，单位为mm；S0—各测点测值求和后，基准值的总倾斜变形量，单位为mm。注：当使用EXCEL进行计算时需要先将角度转换为弧度，再乘仪器标距得出位移量，公式如下：Si=L×Sin((a+b×Fi+c×Fi2+d×Fi3)π/180)4测斜仪组装GN-1型测斜仪是可重复使用的测量仪器，测斜仪是与测斜管配套使用进行观测，其测量的是测斜管轴线与铅垂线的倾斜角度。所以使用测斜仪必须事先埋设测斜管，方可实现测量。4.1测杆测斜仪测杆内装有倾斜传感器，能够在一个平面测量正负角度(垂直或水平)，测斜仪传感器能测量±15°的倾斜角。测斜仪的弹簧轮架使测杆始终保持在测斜管的中轴线上，以保证测量的系统误差最小。4.2专用电缆测斜仪电缆是带钢芯表面镶有标尺的聚胺脂多芯屏蔽电缆，电缆中有钢缆防止电缆在使用中伸长，在电缆的外表面每隔0.5米在电缆上内镶有长度标记,在每1米处有一个耐腐蚀耐磨的标记铜环。测斜仪出厂的电缆标准配备长度为50米,如工程需要测量的最深测斜管的长度超出50米，可用标准双倍长度电缆进行测量。4.3读数仪和数据采集系统测斜仪传感器通过专用电缆与读数仪连接，在现场测量时的数据先存贮在读数仪中，之后再传输给计算机，经测斜仪专用通讯系统软件计算后转化为物理位移量。4.4测斜仪的组装和检验组装前先检查测斜仪的导向轮是否转动灵活、扭簧是否有力，测杆与电缆连接前也应先检查防水O形圈是否完好，是否涂有密封硅脂。把电缆从电缆绕盘上放出大于测孔深度的长3度来，将测量线(蓝色)一头插在读数仪上，另一头插在电缆绕盘的插座上。将测杆与电缆连接，并用专配扳手拧紧。最后检查测斜仪测杆和电缆以及读数仪都互相连接正确和可靠后再打开读数仪，将测斜仪在铅垂线上摆动，检查输出读数是否正常，以铅垂线为轴偏向导向轮高端一边读数增大，偏向另一边读数减小,如图1所示。4.5注意事项为防止测杆与电缆接头处在有水压的环境下工作时进水，从而影响测斜仪测值的稳定，连接时必须用扳手(配备)将电缆连接头与测杆拧紧。不可在读数仪打开的状态下连接电缆和测杆，也不可在读数仪打开的状态下拆除，以上的两项操作必须在读数仪关闭的状态下操作。不允许电缆在没有放出足够孔深长度的情况下用测量连接线(蓝色)连接读数仪。每次测量完毕后，拧开测杆与电缆之间的接头，将读数仪的测量连接线从电缆绕盘上拧下，并将电缆线在绕盘上盘好以备下次再用。测斜仪测杆每次使用完毕后应清理干净，尤其是导向轮，然后放入便携箱中妥善保管。绕盘插座在处理干燥和干净后旋上插座保护盖，电缆使用完毕后也应清理干净后收入绕盘，电缆接头处在处理干燥和干净后应旋上保护盖。测斜仪测杆和电缆接头上的插座和插头都应保持干燥和干净，否则在使用中会直接影响测量的稳定性。测杆中的密封圈要经常抹硅脂或油脂，延长使用寿命，使用时间较长或已发现损坏要及时更换，否则会影响测量。5测斜管的安装与埋设（图1）5.1测斜管测斜管有(带四方向定位槽)铝合金管、ABS工程塑料管、PVC聚氯乙稀塑料管，测斜管选用要考虑埋设地基及钻孔直径和要使用的测斜仪结构。在测斜仪的测量系统中，测斜管的安装是个关键环节。选用测斜管时只要条件许可应尽量选用直径比较大，弹摸与被测物匹配的测斜管，因为当被测结构产生较大位移时，测斜管直径小弹摸不匹配就容易卡住测杆，严重时会造成测斜孔报废的后果。测斜管规格确定后，相应钻孔直径也可尽量大，以便能在测斜管周围有较好的灌浆效果。如：当用安装外径为70mm的测斜管时，钻孔的孔径至少为110mm。测斜管的长度一般为2-4米/节。铝合金管一般应用在岩土边坡和较硬的地基中，其缺点是防腐性能差一些。塑料管一般应用在土基和软弱地基中，其缺点是长时间暴露在阳光高温下容易产生翘曲，故应尽量避免长时间放置在阳光高温下。5.2测斜管接头测斜管接头通常为180mm的标准长度，接头上有预留的安装螺孔。安装接头时将测斜管内的滑槽对齐，推紧接头后用铆钉(铝合金管)或自攻螺钉(PVC管)拧紧。接头固定好后应在接缝处涂满合适的胶(PVC胶或玻璃胶)，再用胶带缠绕密封，防止泥浆进入。在有较大沉降的地基中安装测斜管时，可用的滑动接头，因为这类接头留有用作沉陷的滑动槽，其接管长度可适应有较大沉陷量的滑动。5.3回填料安装在软土地基或土石坝内的测斜管可采用的回填料有：膨润土球、砂、砾石、原坝料。安装在岩土边坡或混凝土坝内的测斜管可采用高压水泥砂浆回填。5.4管口保护为了防止杂物进入，测斜管管口应设置保护盖。露在地表上的测斜管管口可安装带盖的钢管保护装置，以防人为损坏。测斜管与钢管保护管之间应灌砂浆，测斜管口离凝固沙浆面和测斜管口离钢管保护管顶盖都应留有100mm左右的距离。钢管保护装置外围地面可做成混4凝土墩台加强管口的稳定性，测斜管保护墩台应伸入地下0.5米以下，墩台上可设置位移和沉降观测标点。（图1）测斜管的安装埋设示意图5.5钻孔安装法（图1-a）5.5.1测斜孔的造孔要求钻孔开口直径应不小于110mm，终孔直径应不小于95mm。钻孔宜取岩芯，并进行岩芯描述。孔壁要求平整光滑。钻孔完毕后应全面清孔，除净孔内残留岩粉、杂物，测定钻孔偏斜度。5.5.2测斜管的安装测斜管安装必须保证测杆能顺管槽定向滑动，为此必须遵循正确的安装步骤。安装位置的选定应根据地形地貌和不同深度预计可能发生的位移量的大小来设计选定。测斜管应安装在足以容下测斜管和填料的钻孔内，当采用铝制测斜管时必须有防腐措施，才能安装在碱性土、腐蚀性地下水或某些具有腐蚀性的灌浆液环境中。测斜管每节长度一般为2-4米，在完成钻孔、取样、清孔后，先将测斜管装上底盖，用螺钉或铆钉固定并密封。各段测斜管由专用接头连接,接头处必须密封处理，防止浆液和填料进入。5.5.3回填方法5.5.3.1土石坝当确认测斜管安装完好后可进行回填。一般分段回填，回填料可用砾石、粗砂、细砂、膨润土球、原坝料等，每填至3～5米时进行一次注水。注水是为了使膨润土球遇水后膨胀或使原坝料、砾石、粗砂、细砂更密实与孔壁结合更牢固，直到测斜管周围残留空间填满为止。5.5.3.2混凝土坝将灌浆管顺测斜管的外侧插入至孔底，从下而上将水泥浆液灌入孔中。如采用至孔口灌浆方法时要安装排气管直通孔底，以便排出钻孔内的空气。55.6预埋设安装法(适用土石坝)5.6.1坝内预埋设法(图1-b)建坝初期先在基岩上造孔，埋入第一段测斜管，随着坝面填筑的不断升高，逐节接长测斜管，始终保持管口高于填筑面直到坝顶。施工时管口加盖保护，防止填筑料掉入测斜管内。5.6.2坑式预埋设法(图1-c)建坝初期先在基岩上造孔，埋入第一段测斜管后封闭管口。当坝面填筑到本次施工高程后在埋设测斜管的地方挖坑，直到露出测斜管，去掉测斜管的密封盖接长测斜管到高出本次填筑坝面为止。当坝面填筑到下次施工高程后重复以上方法直到坝顶。5.7安装注意事项钻孔埋设测斜管时，在分段下放测斜管中，必须在孔顶用夹具夹住测斜管，以防测斜管掉入孔中。深层安装时，在测斜管底部系上缆索，安装时收紧缆索以减轻测斜管接头的受力剪断。沉放测斜管的过程中，应尽量减少测斜管因安装时的间隙，使测斜管导槽产生螺旋。让导槽上下保持准直，并孔口对准的观测方向(导槽方向应与设计的测量方向一致)，安装埋设时可在每段测斜管上安装专用对准装置，或安装时用光学仪器校准。在安装过程中即要注意防止测斜管扭转角度过大，影响测量方向。同时也要防止测斜管在安装时的弯曲角度过大，超出测斜仪的测量范围。通常浆液由水泥和水混合而成，当测斜管位置很深时，必须分段灌浆，直到测斜管周围残留空间灌满为止。采用塑料测斜管时，浆液水化热或过大的灌浆压力可能使塑料测斜管变形，但只要在测斜管内灌满水直到浆液凝固，这些问题就可得到缓解。另外在许多情况下，为了克服测斜管安装在水中或泥浆的钻孔中的浮力，也要在测斜管内灌满水，用以增加测斜管的重力克服浮力，同时也可防止泥浆进入。在安装和灌浆过程中测斜管导槽可能会与原方向产生偏位，如果发生这种情况，且测斜管还可自由转动时，就应对测斜管做方位调整。方法是轻轻拉起测斜管，缓缓转动，然后放下。测斜管安装完成后应先用测斜仪模拟器试放，试放时测斜管的两对互成90°的导向槽都应放到。试放要求测斜仪模拟器能平稳、顺畅地从上到下和从下到上沿着测斜管的导槽平稳通过，并以此作为检验测斜管安装完好的标准。6测斜仪的使用方法6.1操作将测斜仪置入测斜管内，并使导向轮完全进入导向槽内。方向应为导向轮的正向与被测位移座标(+X)一致时测值为正，相反为负。之后根据电缆上标明的记号，每基长(测点间距)单位长度测读一次测斜管轴线相对铅垂线的倾角。测斜仪测量时先将测斜仪放入管底，至下而上测量。参照点可用管口亦可用管底，参考方法如下：a)当测斜管下部可靠固定在基岩中(埋入深度应大于500mm)，同时认为基岩没有位移。此时的参照点可定为管底。b)当测斜管底部悬挂(底部未深入基岩)，此时的参照点可定为管口，同时管口设有测量坐标。并每次测量前都应测绘一下管口坐标。测斜仪在测斜管中是每基长(测点间距)单位长度测读一次，方法：测斜仪运动到位后，停留3秒钟左右，当读数仪上的读数稳定后，按一下仪表面板上的存贮键或手持存贮按钮，实时测量值将被存贮在读数仪中。6.2计算机通讯测量完成后应及时将测量数据传输给计算机，方法：先将光盘上的(GN-1测斜仪通讯软6件安装)的程序复制到硬盘上，在硬盘上安装。安装完成后，打开设置，将测斜仪出厂系数a、b、c、d四个值输入到计算机，设置当前的通讯端口。将通讯线连上计算