[发明专利]一种裂缝三向位移监测测量装置

说明书

本发明公开了一种裂缝三向位移监测测量装置，包括：3个仪器探头测量组件、测量探头安装支架和测量基座；仪器探头测量组件包括测缝计传感器、弹簧部件和密封壳体部件以及仪器护管组成，弹簧部件包括弹簧安装座、紧定螺钉、弹簧、仪器拉杆和拉杆加长测量杆；密封壳体部件包括保护壳体；仪器探头组件插入安装支架上的三个安装孔，使用螺母进行固定。本发明装置结构简单，设计巧妙，采用三支测缝计三维空间错开安装的方式，有效实现安装支架的小型化，能够很好的适应各种裂缝的工程现场客观条件，具有广泛适用性；该装置的位移探头组件在具有拉杆防转功能的同时实现整体探头组件结构密封，可有效防尘防灰，能够很好的适应工程现场恶劣的安装环境。

技术领域

本发明属于变形监测技术领域，具体涉及一种裂缝三向位移监测测量装置。

背景技术

在水利工程中，水利水库蓄水后，随着水库水位的增高，水的压力作用于混凝土面板上，混凝土面板与山体连接缝将产生变形，导致面板两侧会产生三个方向的变形，即面板相对于山体的错动，面板由于水力的作用向坝体压缩的沉降变位，由于水力的作用面板相对于山体缝隙张开的变位，这三种变位就是所需要监测的物理量。

三向测缝计在水工建筑物领域使用较为广泛，但并不局限于此范围，在很多桥梁、地铁船闸、隧洞、高边坡等岩土工程也具有广泛的需求和应用。

目前工程运用中主要有两种结构的三向测缝计：

(一)结构一是一种基于点面组合的整体式三向测缝计结构

如图1所示，图中标记：1-万向节；2-位移计；3-调整螺杆；4-带万向节的角度块；5-位移计支座；6-面板上的固定支座；7-固定螺孔；8-止板上的固定支座；9-三角支架。把3支测缝计一端固定于1点，安装在裂缝的一侧，3支测缝计的另一端固定在一个安装支架上，安装在裂缝的另一侧，通过对测缝计两端进行刚性连接完成测量，所获得数据不能够直接反映X、Y、Z轴位移变化量，需二次公式计算才能够进行数据分析。

基于点面组合的整体式三向测缝计(结构一)主要存在以下缺点：

1.测量的数据不能直接使用，需二次公式计算，误差较大：三向位移监测装置相对应的是测量X、Y、Z轴的位移变化，而现有测量装置所固定的3支测缝计与X、Y、Z轴由于固定结构的原因呈不同的角度，所得测值不能够直观的反映出三个轴向的位移。在工程运用时需要通过立体几何及三角函数公式进行换算得出相对应的位移变化量，由于存在三维空间的位移变化，即使能够计算位移变化也非常复杂，存在较大的误差。

2.三个方向的仪器测值相互影响，误差较大：现有的测量装置当X、Y、Z轴任意一个方向发生位移变化，会同时带动3支传感器发生形变，变化是呈不规则的空间立体结构。如果只有单一轴向发生位移变化时，其中2支传感器处于拉伸状态，1支传感器处于压缩状态，会存在受压缩的传感器处于松散状态无法正常工作，影响设备的正常工作，从而导致测值存在较大误差。

3.设备整体结构较大，场地适用范围较小：现有设备整体体积较大，只适用于空间较为开阔或者两端具有较大平面的裂缝处进行安装埋设，在一些狭窄边坡或者廊道内则受限于客观条件无法安装，适用范围存在局限性。

4.仪器固定连接环节较多，测值准确度低，误差较大：现有结构测缝计两端采用万向节固定在支架与支座上，测缝计通过安装夹具与连接杆通过螺纹进行连接，存在连接的环节比较多，且万向节与各个连接处存在一定的间隙，会影响具体的测值准确性，产生测量误差。

5.安装支架体积较大，安装难度大：通常工程现场的裂缝处都是凹凸不平，而现有结构三向测缝计支架要求两端安装面必须保证裂缝两端平面平齐，且支架底部锚固板面积很大，在工程施工埋设时需要选取相对平整的端面进行清理，或者浇筑一个平整的埋设端面，对于工程施工要求较高，增加了安装的难度。

(二)结构二是一种基于点面组合的分体式三向测缝计结构