GN1型測斜儀作業(yè)指導(dǎo)書

1、目錄1、適用范圍及依據(jù)31.1適用范圍31.2標準及依據(jù)32、測量原理及儀器結(jié)構(gòu)32.1測量原理：33.3計算方法43.3.1公式42.2結(jié)構(gòu)52.3型號、規(guī)格及技術(shù)指標63、安裝與埋設(shè)63.1驗收與保管63.2測斜儀組裝63.2.1測桿63.2.2專用電纜73.2.3讀數(shù)儀和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)73.2.4測斜儀的組裝和檢驗73.3地質(zhì)調(diào)查73.4測斜管的安裝與埋設(shè)（圖4）83.4.1測斜管83.4.2測斜管接頭83.4.3回填料83.4.4管口保護93.4.5鉆孔安裝法（圖4-a）93.4.6預(yù)埋設(shè)安裝法(適用土石壩)104、測斜儀的使用及計算114.1操作114.2計算機通訊114.3測值的準確

2、性125注意事項125.1測斜儀組裝時應(yīng)注意的事項125.2測斜儀安裝時應(yīng)注意的事項135.3測斜儀使用時應(yīng)注意的事項146、安全與環(huán)保146.1安全施工146.2環(huán)境保護147、附件15gn-1型測斜儀作業(yè)指導(dǎo)書1、適用范圍及依據(jù)1.1適用范圍測斜儀主要有滑動式測斜儀、固定式測斜儀、梁式測斜儀等?，F(xiàn)在主要使用的是滑動式測斜儀，現(xiàn)在介紹gn-1型測斜儀的使用。gn-1型測斜儀廣泛適用于測量土石壩、面板壩、巖體邊坡、土建基坑、路基等結(jié)構(gòu)物的水平位移，該儀器配合測斜管可反復(fù)使用。測量時被測值由手持遙控器選定存入讀數(shù)儀，傳輸給計算機，計算出位移量并繪制管形圖，無紙化操作。測斜儀采用的是耐沖擊型傾斜傳

3、感器，承載電纜為帶鋼芯表面鑲有標尺的聚胺脂電纜。測斜儀具有智能識別功能。1.2標準及依據(jù)2、測量原理及儀器結(jié)構(gòu)2.1測量原理：在需要觀測的結(jié)構(gòu)物體上埋設(shè)測斜管, 測斜管內(nèi)徑上有兩組互成90 的導(dǎo)向槽，將測斜儀順導(dǎo)槽放入測斜管內(nèi)，逐段一個基長(測點間距)進行測量。測量數(shù)據(jù)經(jīng)計算即可描述出測斜管隨結(jié)構(gòu)物變形的曲線，以此可計算出測斜管每個基長上的軸線與鉛垂線所成傾角的水平位移。 圖1 圖2如圖1所示：測斜儀以鉛垂線為軸，傾向高端導(dǎo)向輪一側(cè)讀數(shù)增大(+x)，傾向另一側(cè)讀數(shù)減小(-x)。3.3計算方法3.3.1公式 當被測結(jié)構(gòu)物體發(fā)生傾斜變形時，帶動測斜管同步變形，測斜儀將測量測斜管軸線與鉛垂線所成的傾

4、角，并換算成水平位移量，其位移量si與輸出的讀數(shù)fi具有如下關(guān)系： si = lsin(a + bfi + cfi2 + dfi3)式中： si測斜管軸線在i點與鉛垂線的傾斜量(水平位移)，單位為mm； fi測斜儀在i點的實時測量值，單位為f； abcd測斜儀的標定系數(shù)； l測量標距。 測斜管軸線與鉛垂線的總傾斜量： s = s1 + s2 + s3 + s4 + . (圖2) 式中：s各測點測值求和后，測斜管軸線的總傾斜量(水平位移)，單位為mm。3.3.2被測結(jié)構(gòu)物傾斜變形量的計算方法 si = si - si0式中：si被測結(jié)構(gòu)物在i點實時測量值相對于基準值的變化量，單位為mm ； si

5、 測斜儀在i點的實時測量值，單位為mm ； si 0測斜儀在i點的基準值，單位為mm 。 被測結(jié)構(gòu)物的總傾斜變形量s = s - s0式中：s 各測點測值求和后，實時測量值相對于基準值的總傾斜變形量，單位為mm； s 各測點測值求和后，實時測量值的總傾斜變形量，單位為mm； s 0 各測點測值求和后，基準值的總傾斜變形量，單位為mm。注：當使用excel進行計算時需要先將角度轉(zhuǎn)換為弧度，再乘儀器標距得出位移量，公式如下： si = lsin(a + bfi + cfi2 + dfi3) /180)2.2結(jié)構(gòu) gn-1型測斜儀由傾斜傳感器、測桿、導(dǎo)向定位輪、信號傳輸電纜及繞盤等組成，可用gn-1

6、03a型讀數(shù)儀讀取測量數(shù)據(jù)，并將測量數(shù)據(jù)傳輸給計算機。 圖32.3型號、規(guī)格及技術(shù)指標規(guī)格代號gn-1 測桿直徑： mm 25/38 輪 距： mm500 總 長： mm700 測量范圍； 15 靈敏度： /f 9測量精度： f.s0.1%系統(tǒng)誤差： mm/25m4.5耐水壓： mpa1絕緣電阻： m50 測量電纜：帶鋼絲芯及長度標記的聚胺脂電纜3、安裝與埋設(shè)3.1驗收與保管開箱驗收儀器，應(yīng)先檢查儀器的數(shù)量(包括附件)及出廠檢驗報告是否與裝箱清單相符。儀器應(yīng)保管在干燥、通風的房間中。3.2測斜儀組裝gn-1型測斜儀是可重復(fù)使用的測量儀器，測斜儀是與測斜管配套使用進行觀測，其測量的是測斜管軸線與

7、鉛垂線的傾斜角度。所以使用測斜儀必須事先埋設(shè)測斜管，方可實現(xiàn)測量。3.2.1測桿測斜儀測桿內(nèi)裝有傾斜傳感器，能夠在一個平面測量正負角度(垂直或水平)，測斜儀傳感器能測量15的傾斜角。測斜儀的彈簧輪架使測桿始終保持在測斜管的中軸線上，以保證測量的系統(tǒng)誤差最小。3.2.2專用電纜測斜儀電纜是帶鋼芯表面鑲有標尺的聚胺脂多芯屏蔽電纜，電纜中有鋼纜防止電纜在使用中伸長，在電纜的外表面每隔0.5米在電纜上內(nèi)鑲有長度標記,在每1米處有一個耐腐蝕耐磨的標記銅環(huán)。測斜儀出廠的電纜標準配備長度為50米,如工程需要測量的最深測斜管的長度超出50米，可用標準雙倍長度電纜進行測量。3.2.3讀數(shù)儀和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測斜儀傳

8、感器通過專用電纜與讀數(shù)儀連接，在現(xiàn)場測量時的數(shù)據(jù)先存貯在讀數(shù)儀中，之后再傳輸給計算機，經(jīng)測斜儀專用通訊系統(tǒng)軟件計算后轉(zhuǎn)化為物理位移量。3.2.4測斜儀的組裝和檢驗組裝前先檢查測斜儀的導(dǎo)向輪是否轉(zhuǎn)動靈活、扭簧是否有力，測桿與電纜連接前也應(yīng)先檢查防水o形圈是否完好，是否涂有密封硅脂。把電纜放出大于測孔深度的長度來，將測量線一頭插在讀數(shù)儀上，另一頭插在電纜繞盤的插座上。將測桿與電纜連接，并用專配扳手擰緊。最后檢查測斜儀測桿和電纜以及讀數(shù)儀都互相連接正確和可靠后再打開讀數(shù)儀，將測斜儀在鉛垂線上擺動，檢查輸出讀數(shù)是否正常，以鉛垂線為軸偏向?qū)蜉喐叨艘贿呑x數(shù)增大，偏向另一邊讀數(shù)減小,如圖3所示。3.3地質(zhì)

9、調(diào)查（1）對軟弱夾層（尤其瑟吉歐可能產(chǎn)生滑動的軟弱夾層）的產(chǎn)狀、分布特點、厚度及物理力學(xué)性質(zhì)應(yīng)當查明。（2）每一測孔的巖心應(yīng)盡量取全，特別是對于軟弱夾層（帶），應(yīng)盡量取出，并按工程地質(zhì)規(guī)范進行詳細描述，作出鉆孔巖心柱狀圖，圖中標出軟弱層（帶）的層次、深度、厚度，并對其性狀作詳細描述。（3）對于巖心不易取全或難以取心的鉆孔，應(yīng)采用地球物理測井、鉆孔電視等手段以了解孔內(nèi)地質(zhì)情況，用以彌補鉆探資料的不足3.4測斜管的安裝與埋設(shè)（圖4）3.4.1測斜管測斜管有(帶四方向定位槽)鋁合金管、abs工程塑料管、pvc聚氯乙稀塑料管，測斜管選用要考慮埋設(shè)地基及鉆孔直徑和要使用的測斜儀結(jié)構(gòu)。在測斜儀的測量系統(tǒng)中

10、，測斜管的安裝是個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。選用測斜管時只要條件許可應(yīng)盡量選用直徑比較大，彈摸與被測物匹配的測斜管，因為當被測結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大位移時，測斜管直徑小彈摸不匹配就容易卡住測桿，嚴重時會造成測斜孔報廢的后果。測斜管規(guī)格確定后，相應(yīng)鉆孔直徑也可盡量大，以便能在測斜管周圍有較好的灌漿效果。如：當用安裝外徑為70mm的測斜管時，鉆孔的孔徑至少為110mm。測斜管的長度一般為2-4米/節(jié)。鋁合金管一般應(yīng)用在巖土邊坡和較硬的地基中，其缺點是防腐性能差一些。塑料管一般應(yīng)用在土基和軟弱地基中，其缺點是長時間暴露在陽光高溫下容易產(chǎn)生翹曲，故應(yīng)盡量避免長時間放置在陽光高溫下。3.4.2測斜管接頭測斜管接頭通常為180mm

11、的標準長度，接頭上有預(yù)留的安裝螺孔。安裝接頭時將測斜管內(nèi)的滑槽對齊，推緊接頭后用鉚釘(鋁合金管)或自攻螺釘(pvc管)擰緊。接頭固定好后應(yīng)在接縫處涂滿合適的膠(pvc膠或玻璃膠)，再用膠帶纏繞密封，防止泥漿進入。在有較大沉降的地基中安裝測斜管時，可用的滑動接頭，因為這類接頭留有用作沉陷的滑動槽，其接管長度可適應(yīng)有較大沉陷量的滑動。3.4.3回填料安裝在軟土地基或土石壩內(nèi)的測斜管可采用的回填料有：膨潤土球、砂、礫石、原壩料。安裝在巖土邊坡或混凝土壩內(nèi)的測斜管可采用高壓水泥砂漿回填。3.4.4管口保護為了防止雜物進入，測斜管管口應(yīng)設(shè)置保護蓋。露在地表上的測斜管管口可安裝帶蓋的鋼管保護裝置，以防人為

12、損壞。測斜管與鋼管保護管之間應(yīng)灌砂漿，測斜管口離凝固沙漿面和測斜管口離鋼管保護管頂蓋都應(yīng)留有100mm左右的距離。鋼管保護裝置外圍地面可做成混凝土墩臺加強管口的穩(wěn)定性，測斜管保護墩臺應(yīng)伸入地下0.5米以下，墩臺上可設(shè)置位移和沉降觀測標點。（圖4）測斜管的安裝埋設(shè)示意圖3.4.5鉆孔安裝法（圖4-a）3.4.5.1測斜孔的造孔要求鉆孔開口直徑應(yīng)不小于110mm，終孔直徑應(yīng)不小于95mm。鉆孔宜取巖芯，并進行巖芯描述?？妆谝笃秸饣ｃ@孔完畢后應(yīng)全面清孔，除凈孔內(nèi)殘留巖粉、雜物，測定鉆孔偏斜度。3.4.5.2測斜管的安裝測斜管安裝必須保證測桿能順管槽定向滑動，為此必須遵循正確的安裝步驟。安裝位置

13、的選定應(yīng)根據(jù)地形地貌和不同深度預(yù)計可能發(fā)生的位移量的大小來設(shè)計選定。測斜管應(yīng)安裝在足以容下測斜管和填料的鉆孔內(nèi)，當采用鋁制測斜管時必須有防腐措施，才能安裝在堿性土、腐蝕性地下水或某些具有腐蝕性的灌漿液環(huán)境中。測斜管每節(jié)長度一般為2-4米，在完成鉆孔、取樣、清孔后，先將測斜管裝上底蓋，用螺釘或鉚釘固定并密封。各段測斜管由專用接頭連接,接頭處必須密封處理，防止?jié){液和填料進入。3.4.5.3回填方法（1）土石壩 當確認測斜管安裝完好后可進行回填。一般分段回填，回填料可用礫石、粗砂、細砂、膨潤土球、原壩料等，每填至35米時進行一次注水。注水是為了使膨潤土球遇水后膨脹或使原壩料、礫石、粗砂、細砂更密實與

14、孔壁結(jié)合更牢固，直到測斜管周圍殘留空間填滿為止。（2）混凝土壩 將灌漿管順測斜管的外側(cè)插入至孔底，從下而上將水泥漿液灌入孔中。如采用至孔口灌漿方法時要安裝排氣管直通孔底，以便排出鉆孔內(nèi)的空氣。3.4.6預(yù)埋設(shè)安裝法(適用土石壩) 3.4.6.1壩內(nèi)預(yù)埋設(shè)法(圖4-b)建壩初期先在基巖上造孔，埋入第一段測斜管，隨著壩面填筑的不斷升高，逐節(jié)接長測斜管，始終保持管口高于填筑面直到壩頂。施工時管口加蓋保護，防止填筑料掉入測斜管內(nèi)。3.4.6.2坑式預(yù)埋設(shè)法(圖4-c)建壩初期先在基巖上造孔，埋入第一段測斜管后封閉管口。當壩面填筑到本次施工高程后在埋設(shè)測斜管的地方挖坑，直到露出測斜管，去掉測斜管的密封蓋

15、接長測斜管到高出本次填筑壩面為止。當壩面填筑到下次施工高程后重復(fù)以上方法直到壩頂。4、測斜儀的使用及計算4.1操作將測斜儀置入測斜管內(nèi)，并使導(dǎo)向輪完全進入導(dǎo)向槽內(nèi)。方向應(yīng)為導(dǎo)向輪的正向與被測位移座標(+x)一致時測值為正，相反為負。之后根據(jù)電纜上標明的記號，每基長(測點間距)單位長度測讀一次測斜管軸線相對鉛垂線的傾角。測斜儀測量時先將測斜儀放入管底，至下而上測量。參照點可用管口亦可用管底，參考方法如下： a) 當測斜管下部可靠固定在基巖中(埋入深度應(yīng)大于500mm)，同時認為基巖沒有位移。此時的參照點可定為管底。 b) 當測斜管底部懸掛(底部未深入基巖)，此時的參照點可定為管口，同時管口設(shè)有測

16、量坐標。并每次測量前都應(yīng)測繪一下管口坐標。測斜儀在測斜管中是每基長(測點間距)單位長度測讀一次，方法：測斜儀運動到位后，停留3秒鐘左右，當讀數(shù)儀上的讀數(shù)穩(wěn)定后，按一下儀表面板上的存貯鍵或手持存貯按鈕，實時測量值將被存貯在讀數(shù)儀中。4.2計算機通訊 測量完成后應(yīng)及時將測量數(shù)據(jù)傳輸給計算機，方法：先將光盤上的(gn-1測斜儀通訊軟件安裝)的程序復(fù)制到硬盤上，在硬盤上安裝。安裝完成后，打開設(shè)置，將測斜儀出廠系數(shù)a、b、c、d四個值輸入到計算機，設(shè)置當前的通訊端口。將通訊線連上計算機和讀數(shù)儀，打開讀數(shù)儀，按照界面上的提示傳輸讀數(shù)儀中各存貯單元中的數(shù)據(jù)。計算機顯示出的數(shù)據(jù)是已經(jīng)將電量計算為物理量，單位為

17、mm。4.3測值的準確性為提高測量精度，消除系統(tǒng)測量誤差，每個方向應(yīng)逐段正、反方向各測讀一次，取其測值差的一半，計算各段位移量。即： sx (s(+x) - s(-x)2式中： s(+x) 測斜儀+方向第n點的測量值，單位為f；s(-x) 測斜儀-方向第n點的測量值，單位為f；sx 正反測后，測斜管軸線在第n點向的有效測量值，單位為f。每根測斜管所有同高程上正、反方向兩次測值和的一半計算值，應(yīng)為測斜儀的理論鉛垂狀態(tài)下的讀數(shù)值，此sx與sy應(yīng)近似為定值。即： sx (s(+x) + s(-x)2 sy (s(+y) + s(-y)2若測值sx與sy有離散性；主要原因是：測斜儀前、后兩組導(dǎo)輪的幾何

18、形心的連線在正、反兩次測量時不完全平行；導(dǎo)向輪與導(dǎo)向槽的配合不好；導(dǎo)向輪與輪架之間的間隙太大；測斜管與土體固結(jié)不好。 5注意事項5.1測斜儀組裝時應(yīng)注意的事項為防止測桿與電纜接頭處在有水壓的環(huán)境下工作時進水，從而影響測斜儀測值的穩(wěn)定，連接時必須用扳手(配備)將電纜連接頭與測桿擰緊。不可在讀數(shù)儀打開的狀態(tài)下連接電纜和測桿，也不可在讀數(shù)儀打開的狀態(tài)下拆除，以上的兩項操作必須在讀數(shù)儀關(guān)閉的狀態(tài)下操作。不允許電纜在沒有放出足夠孔深長度的情況下用測量連接線(藍色)連接讀數(shù)儀。每次測量完畢后，擰開測桿與電纜之間的接頭，將讀數(shù)儀的測量連接線從電纜繞盤上擰下，并將電纜線在繞盤上盤好以備下次再用。測斜儀測桿每次

19、使用完畢后應(yīng)清理干凈，尤其是導(dǎo)向輪，然后放入便攜箱中妥善保管。繞盤插座在處理干燥和干凈后旋上插座保護蓋，電纜使用完畢后也應(yīng)清理干凈后收入繞盤，電纜接頭處在處理干燥和干凈后應(yīng)旋上保護蓋。測斜儀測桿和電纜接頭上的插座和插頭都應(yīng)保持干燥和干凈，否則在使用中會直接影響測量的穩(wěn)定性。測桿中的密封圈要經(jīng)常抹硅脂或油脂，延長使用壽命，使用時間較長或已發(fā)現(xiàn)損壞要及時更換，否則會影響測量。5.2測斜儀安裝時應(yīng)注意的事項鉆孔埋設(shè)測斜管時，在分段下放測斜管中，必須在孔頂用夾具夾住測斜管，以防測斜管掉入孔中。深層安裝時，在測斜管底部系上纜索，安裝時收緊纜索以減輕測斜管接頭的受力剪斷。沉放測斜管的過程中，應(yīng)盡量減少測斜

20、管因安裝時的間隙，使測斜管導(dǎo)槽產(chǎn)生螺旋。讓導(dǎo)槽上下保持準直，并孔口對準的觀測方向(導(dǎo)槽方向應(yīng)與設(shè)計的測量方向一致)，安裝埋設(shè)時可在每段測斜管上安裝專用對準裝置，或安裝時用光學(xué)儀器校準。在安裝過程中即要注意防止測斜管扭轉(zhuǎn)角度過大，影響測量方向。同時也要防止測斜管在安裝時的彎曲角度過大，超出測斜儀的測量范圍。通常漿液由水泥和水混合而成，當測斜管位置很深時，必須分段灌漿，直到測斜管周圍殘留空間灌滿為止。采用塑料測斜管時，漿液水化熱或過大的灌漿壓力可能使塑料測斜管變形，但只要在測斜管內(nèi)灌滿水直到漿液凝固，這些問題就可得到緩解。另外在許多情況下，為了克服測斜管安裝在水中或泥漿的鉆孔中的浮力，也要在測斜管內(nèi)灌滿水，用以增加測斜管的重力克服浮力，同時也可防止泥漿進入。在安裝和灌漿過程中測斜管導(dǎo)槽可能會與原方向產(chǎn)生偏位，如果發(fā)生這種情況，且測斜管還可自由轉(zhuǎn)動時，就應(yīng)對測斜管做方位調(diào)整。方法是輕輕拉起測斜管，緩緩轉(zhuǎn)動，然后放下。測斜管安裝完成后應(yīng)先用測斜儀模擬器試放，試放時測斜管的兩對互成90