地层抬动测量装置的研究.pdf

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1、2010年第29卷第lO期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTecbnologles)37地层抬动测量装置的研究陈娟，徐力生，徐蒙(中南大学地学与环境工程学院，湖南长沙410083)摘要：为了满足灌浆工程中由灌浆压力引起的地层抬动的连续性测量要求，设计了一种地层抬动测量装置。该装置使用容栅传感器对地层抬动的位移进行测量，用C51开发了应用软件，用来控制系统的自动运行，并完成数据采集和数据处理。实验结果表明：该仪器具有稳定性好、精度和灵敏度高、跟踪速度快等特点，在恶劣施工条件下能正常

2、工作。关键词：地层抬动；容栅传感器；连续性测量中图分类号：TP212，TV543文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)10-0037-02ResearchofgrounddisplacementmeasurementdeviceCHENJuan，XULi—sheng，XUMeng(SchoolofGeoscienceandEnvironmentalEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410083，China)Abstract：Tomeetrequ

3、irementofgrounddisplacementcontinuousmeasurement，wascausedbygroutingpressureingroutingengineering，akindofdeviceforgrounddisplacementmeasurementisdesigned．Thisdeviceusescapacitorsensortomeasuredisplacementofground，thesoftwareiscompletedwithCA1，whichcanusedtoc

4、ontrolautomaticaloperationofsystemandcompletedatacollectionandprocessing．Experimentalresultsshowthatthisdevicehasgoodstability，precisionandhighsensitivity，fasttracking．Itcalworkproperlyinharshconstructioncondition．Keywords：grounddisplacement；capacitorsensor；

5、continuousmeasurement0引言裂隙内水压力会导致裂纹尖端损伤，降低裂尖部位的断裂灌浆过程中使用的记录仪器主要以流量、压力、水灰比韧度。所以，如果在岩层中灌浆时采用的灌浆压力不合理，作为衡量灌浆效果的3个参数，地面抬动仅作为一个独立就可能造成地表抬升或好岩层破坏甚至地表开裂现象。的参数来考虑，这破坏了灌浆作业的整体性，因为四者之间地层抬动测量装置检测原理是基于容栅传感器测量灌存在着内在关系，如果充分利用这种关系，将地面抬动参数浆压力对地层引起的上抬或下落的位移作用，连续、动态地并入其他3个参数中

6、，有利于对灌浆过程的监测与控制，促测量地层抬动。使灌浆实现自动化。利用容栅传感器作为抬动监测传感器容栅传感器将机械位移经静电感应转换为电的频率的也正是基于这种考虑。变化，由测量跟踪电路将电频率变化转换为脉冲数译码电容栅传感器0是近年来在测量位移技术中较为成熟路显示。的精密仪器，在很多领域都得到了广泛应用。将其用于灌容栅传感器由动尺和定尺两部分组成，动尺上编号浆工程中的地层抬动测量装置，是为了改善现场灌浆中由为A—H，发射电极上分别加上8只等幅、同频、相位依次相于地层抬动测量的不及时、不准确所带来的经济与安全问差

7、1r／4的方波激励电压信号u(t)(i=1，2，3，⋯，8)，每只题。发射极上都有正向标记脉冲和反向标记脉冲，这两组标记1容栅传感器用于测量地层抬动的工作原理脉冲在时间上有恒定的相位差。发射极与定尺上的反射极灌浆施工中，为保证灌浆效果，使被灌地层的强度尽可又可看成由8只可变电容器组成。每只可变电容器的电容能大的提高，在岩体强度与上部岩体覆盖重力可以承受的量分别是位移的函数C()，通过电容耦合，由动尺上的条件下，尽可能选用较大的灌浆压力。BruhwilerE等接收极产生输出信号，其等效电路如图1所示。人测试了混凝

8、土试件裂纹内的水压力分布，实验表明：通过信号处理电路分析，传感器输出函数为收稿日期：2010-03-01传感器与微系统第29卷的末端，通过RS-232口读入单片机传来的数字信号，由主机分析判断岩层的劈裂、抬动现状与发展趋势。当主机分析预测到岩层将发生超过设计规定的劈裂或者是抬动时，主机将报警，及时提醒工作人员降低灌浆压力。灌浆仪主图1等效电路图机屏幕显示的是抬动的连续变化，也可通过打印