[发明专利]一种油封式百分表沉降仪

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程观测技术领域，尤其涉及一种油封式百分表沉降 仪。

背景技术

对于现代地下工程、古地下工程、天然洞穴等的开发和利用，洞室稳 定性评价是确保工程安全和人员安全的必要工作之一。工程实践及理论 分析表明，顶板沉降监测不仅是洞室稳定性评价的重要依据，而且还是 地下工程加固需求程度和加固效果评价的基础。随着科学技术的快速发 展，目前主要有三类技术可用于洞室顶板沉降的监测，相应的功能和特 点如下。

(1)钻孔伸长计

所谓钻孔伸长计，是指利用固定于钻孔内的固定装置和读数装置来观 测钻孔内某点与孔口相对位移的一类仪器。当钻孔轴向竖直且孔内某固 定点被认为是相对不动点时，孔口与该固定点之间的相对位移即为顶板 沉降值。钻孔伸长计的观测方式主要有机械式(如百分表)和电测式(如 电感式探头、电阻式探头等)两种，相应的适用条件不同，具体特点如 下：

●为了获得接近实际的顶板沉降值，钻孔的深度应足够大，致使相 应的钻孔施工不仅费用较高，而且有可能对顶板围岩产生较大的 扰动；

●当机械式测读装置被固定于钻孔的孔口时，沉降观测的精度虽然 较高，但测读装置有可能面临因锈蚀而失效的危险；

●当洞室的顶板较高时，利用机械式钻孔伸长计进行顶板沉降监测 将面临登高量测困难的问题；

●电测式钻孔伸长计具有观测方便、精度较高等优点，但电测装置 的成本一般较高，电测元件在潮湿、酸性等不利环境下还将面临 防潮、防锈、老化、长期可靠性差等难以解决的关键问题；

●古地下工程是珍贵的不可移动文物，较深的顶板钻孔对文物的损 害较大。

(2)收敛计

所谓收敛计，是指利用卷尺、丝线、接杆等观测装置来量测两测座间 距离变化的一类仪器。当上测座被固定于顶板，而下测座被固定于上测 座下方正对的底板上时，利用收敛计测得的收敛值即为顶板的沉降。根 据观测装置的不同，收敛计一般可分为尺式、丝式和杆式收敛计。根据 是否将测读装置固定于观测部位，还可以将收敛计分为固定式和携带式 收敛计，前者的观测精度一般要高于后者。工程实践表明，将收敛计用 于洞室顶板沉降观测时的特点如下：

●对于固定于潮湿、酸性等环境下的机械式收敛计，测读元件极易锈 蚀而失去观测功能，长期观测时的可靠性不高；

●对于固定于潮湿、酸性等环境下的电测式收敛计，测读元件有可能 会因为潮湿、锈蚀、老化、漂移而可能出现读数误差较大和失效的 现象，长期观测时的可靠性不高；

●当利用机械式收敛计进行顶板沉降观测时，观测人员一般要到达现 场才可进行测读，人身安全受到的威胁较大；

●用于固定上测座的钻孔规格一般较小(例如，钻孔直径＜20mm，钻 孔深度＜300mm)，对洞室顶板的损害较小。

(3)光学类仪器

根据有无观测用的标靶，不妨将光学类仪器分为标靶式和无标靶式两 种，主要包括水准仪、全站仪、二维激光扫描仪、三维激光扫描仪等仪 器。将光学仪器架设在既定的位置，通过定期观测洞室顶板某点与仪器 位置之间垂直距离的变化即可获得顶板的沉降值。工程实践表明，将光 学类仪器用于洞室顶板沉降观测时的特点如下：

●需要专门的观测仪器和标靶，设备成本较高；

●上述光学类仪器的观测精度一般不会优于1mm，不适用于高精度的 顶板沉降观测要求；

●对于不需要标靶的光学仪器，在较好的洞内观测环境下相应的观 测精度将更低(不会优于2mm)；

●在不利的洞室环境(如潮湿、灰尘、振动等)下，利用光学类仪 器进行顶板沉降观测的精度很低，情况严重时无法应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有洞室顶板沉降观测技术中存在观测精度低、 测读元件易于锈蚀、长期可靠性差等问题，提出了一种具有观测精度高、 防锈蚀、长期可靠性高、观测方便、成本较低的油封式百分表沉降仪，以 便用于地下洞室顶板沉降的长期监测。

为达到上述目的，本发明给出了一种油封式百分表沉降仪，包括：一 吊挂件、至少一个测杆、一百分表、一测筒和一支撑件；吊挂件与待测目标 之间为固定连接，测杆与吊挂件之间为可拆卸地连接，百分表位于测筒内被 煤油浸没并与测杆之间为可拆卸地连接，测筒下部与支撑件之间为可拆卸地 连接，支撑件与参照物之间为固定连接。