[实用新型]一种基于测斜和霍尔效应的地下变形测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及了一种岩土体测量装置，尤其是涉及了一种基于测斜和霍尔效应的地下变形测量装置，可用于地下深部岩土体变形（位移）测量。

背景技术

滑坡、崩塌、泥石流、地塌、地陷等危害人民生命和财产安全的地质灾害发生前和发生时会出现地下深部的位移现象，尾矿坝在不断堆积中也会出现深部位移现象，公路铁路边坡在受背靠岩土体挤压出现垮塌前岩体深部会出现位移，在建筑和水利施工中会因为挖掘和打桩等活动出现地下深部的变形和位移现象。对于地质灾害隐患点、尾矿坝和公路铁路边坡，地下变形或位移通常是灾变前的征兆；而对于建筑和水利施工，地下变形或位移通常是岩土工程环境和质量的重要表现。因此，对岩土地下深部变形或位移进行监测是防御灾害、保障建筑和水利等岩土工程质量的必要的手段。

针对滑坡地质灾害、矿山尾矿坝垮塌、公路铁路边坡坍塌、建筑基坑坍塌等类型的岩土灾变，可通过监测地下的变形预测灾变的发展和致灾的可能，地下变形是这类岩土灾变预警、预报的有效数据。

现有地下变形或位移测量通常是用测斜仪，它由测斜管、测斜探头、倾斜值接收器三部分组成。测斜管预先埋入要测变形或位移的位置，测量时将测斜探头从在地面的管口放入，放入的测斜探头根据不同深度逐次将测得的倾斜值送给在地面的倾斜值接收器，测量探头的倾斜角可在地上的倾斜值接收器显示表头上读出，经换算可得出地下的位移值。这种测斜测量仪必须由人工操作测量探头在测斜管内从上到下的放置，才能实现测量测斜管的倾斜角，不能自动实时连续的监测，且测量准确性与操作者的技术有关。

另外还有，当埋在土体深部的测斜管发生S型变形时，或发生大曲率弯曲时，测量探头无法放下去完成测量。另外，测斜管是用铝或工程塑料制成的管子，具有较好的抗破坏强度，当地下土质较软时，实际地下土体的位移大于测斜管的倾斜角度所对应的位移值，这不能准确地反映出地下的实际情况。

因此针对岩土灾变，现有的地下变形测量产品至少有三大缺陷：①不能实现实时测量；②当岩土体的分层运动使得测斜管成S形时，测斜探头无法放入测斜管，不能实现测量；③测斜管是带有引导测斜探头导槽的厚度为3mm的工程塑料管或铝管，相对软土是较坚硬的管子，因此测出的软土移动量会小于实际软土的移动量，不能准确测量岩土体的形变。为了改变和消除现有地下变形测量的测斜管测量仪的缺陷，改进地下变形测量仪和方法很有必要。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的问题，本实用新型提出了一种基于测斜和霍尔效应的地下变形测量装置，结合了磁测量技术、MEMS传感器技术和通讯技术，基于测斜和霍尔效应的集成传感器单元构成，以实现岩土体地下变形的真实测量。

本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型包括集中处理装置和多个结构相同的集成传感器单元，多个集成传感器单元下上依次串叠连接构成测量串并封装在热缩软橡塑管内，热缩软橡塑管垂直放入地下岩土体内，集中处理装置与各个集成传感器单元之间通过485串口依次连接。

所述的集成传感器单元：包含子单片机、包含有测斜MEMS芯片的测斜MEMS电路、包含有霍尔测磁芯片的霍尔效应测磁电路、磁场发生线圈及其电磁铁、磁场控制电路、子485总线驱动电路和A/D转换电路；子单片机分别与测斜MEMS电路、霍尔效应测磁电路、子485总线驱动电路和A/D转换电路，测斜MEMS电路和霍尔效应测磁电路分别进行测斜和测磁，子单片机经磁场控制电路与缠绕在电磁铁上的磁场发生线圈连接，相邻集成传感器单元的子485总线驱动电路之间通过485总线连接。子单片机控制磁场发生电路、485总线驱动电路，读取测斜集成电路和霍尔芯片的输出电压。根据集中处理装置从485总线传来的信号，上下相邻的集成传感器依次受控制进行实时测量。

所述的集中处理装置：包括主单片机、主485总线驱动电路和通讯模块；主单片机分别与主485总线驱动电路和通讯模块连接，主485总线驱动电路经485总线与集成传感器单元连接。主单片机并通过485总线向多个地下位移测量集成传感器发出控制信号，通过通讯模块向远方发送采集测量得到的地下位移信息。

所述的通讯模块包括GPRS通讯电路和USB接口驱动电路。

所述的多个集成传感器单元中至少一个集成传感器单元置于稳定基岩层。