钻孔内测量岩体移动的装置

10.4　钻孔内测量岩体移动的装置

钻孔内测量岩体移动时，常采用钻孔伸长计测量钻孔轴向的位移量。伸长计既可用来进行岩体浅部的位移量测，也可用来进行岩体深部的位移量测。目前国内使用的类型较多，以下介绍几种常用的类型。

10.4.1　简易钻孔伸长计

武汉钢铁公司大冶铁矿在I号滑体的量测中使用了自制的简易钻孔伸长计，如图10.19所示。它的安装方法与测量原理是：在一根外径为50mm，壁厚为3 mm的塑料管上（其长度按测量深度而定），按要求布置测点，在测点处的管壁上沿直径方面钻一直径为1.5mm的小孔，将直径为1mm的钢丝与8＃铁丝相扭在一起，并同时在塑料管上缠绕2圈。然后将铁丝扭紧，这时钢丝就被铁丝捆紧在塑料管上。将钢丝一端留一小段（约10cm）在管外，另一端从管壁的小孔穿入管内，再从管内引至管口外标出测点标号。在塑料管内充满黄油，以防钢丝生锈。最后将塑料管送入钻孔中，塑料管与孔壁之间注入水泥砂浆，使之与孔壁岩体粘结，这样将塑料管和留在管外的一段钢丝固定在预定的测量位置。在孔口的钢丝头上系一重锤，当塑料管某处受力变形时就牵动钢丝使锤下移，这时便可了解测孔内岩体的移动情况。

图10.19　钻孔伸长计

1—重锤；2—支撑导轮；3—黄油；4—塑料管；5—水泥砂浆；6—钢丝；7—8号钢丝

10.4.2　钻孔多点精密伸长计

这种伸长计可探测岩体是否移动以及不同深度岩体的位移量。即当边坡表面未显示出明显的位移，需要了解岩体是否沿潜在滑动面发生移动，可打一钻孔穿过滑动面的上下盘，把能传递岩体位移的若干条（一般为6条）金属丝的一端在不同深度处锚在孔壁上，上锚固点应选择在地质结构面的上下盘，把金属丝的另一端固定在变形敏感的悬臂式薄片上，其上贴有应变片，薄片如有微小的变形就可由电阻应变仪测出，这样便可知道钻孔内岩体移动的情况。钻孔多点精密伸长计的构造，如图10.20（b），（c）所示。在钻孔内布点方法，如图10.20（a）所示。

图10.20　钻孔多点精密伸长计使用示意图

10.4.3　剪切带

剪切带的作用是探测滑动面的位置，其构造示意图如图10.21所示。

图10.21　剪切带

1—酚质衬带；2—铜质薄膜；3—电阻丝

剪切带的衬带1由柔软的酚质材料制成，衬带的两侧有2条平行的铜质薄膜2，铜膜之间按一定距离并联若干电阻丝3，电阻丝间距大小按测量要求而确定，可采用10～100cm。整个剪切带的外面有橡胶保护层，对已发出移动的边坡，当需要了解滑动面的确切位置时，可用剪切带测出。

它的工作原理是：在需要测定的地方钻孔，深度需穿过可能的滑动面，然后将剪切带放入钻孔内，用水泥砂浆将它和岩体固结成整体。剪切带铜膜的上、下两端各有导线穿过橡胶保护层引出地面，能分别构成闭合电路。当边坡发生滑动时，剪切带将被剪断，铜膜错开后电流不能在断开处通过，电流在上半段和下半段2个铜片之间经电阻丝分别构成单独的闭合回路，通过电表可测出各个回路电阻值。按测定的结果，测量剪切带上、下端至断开处的长度，从而可确定出破坏面的位置。使用这种方法只能确定滑动面的位置，不能测出位移量。

10.4.4　边坡测斜仪

边坡测斜仪是用来监测滑坡体滑动的另一种仪器，它主要由测斜杆、专用电缆、仪表盒等组成。图10.22为GC-1型测斜仪测斜杆的结构示意图。测斜杆由石英伺服传感器、连接杆、导向轮电缆插座等构成。测斜杆直径为38mm，质量为4.8 kg，总长为720mm，导向轮间距为500mm。

图10.22　测斜杆结构示意图

1—石英伺服传感器；2—连接杆；3—导向轮；4—电缆插座

电缆采用有钢丝芯线金属网屏蔽电缆长度为30m。如测量深度大于30m，可以接长。电缆两端有专用插头，一端插测斜杆，一端插仪表盒。电缆外表套有间隔1m标记的金属环。

仪表盒外形尺寸长30cm，宽22cm，高6cm，盒内有位万用表、2组15V电源、数据输出端子孔、±15V电源监测孔、电缆插座及电源开关，如图10.23所示。

监测时再配以测斜管、连接管等即可开展工作。测斜管内有十字导向槽的硬聚氯乙烯塑料管，测斜孔在30mm以内测斜管主管内径φ53mm，外径φ63mm，导向槽宽6mm，深4mm，连接管内径φ63.1mm，外径φ73mm；测斜孔大于30mm时测斜管主管内径φ60mm，外径φ70mm，十字槽宽6mm，深4mm，连接管内径φ70.1mm，外径φ80mm。

这种监测方法需在滑动面以上的坡体打垂直钻孔，孔内放入测斜管，两边相接要完全对接，而且同边接管间隙缝要严密加封，以防漏浆。主槽方向要同预测主滑方向相一致，回填水泥要密实，并尽可能调整水灰比，以求回填水泥强度接近孔壁岩体强度。

图10.23　GC-1型测斜仪仪表盒

1—位万用表；2，3—测量输出孔；4—＋15V；5—－15V；6—电缆插座；7—电源开关

测斜管施工结束后，尽快确定初始值，初始值是测量的起始基准。选择温度、振动影响小的时间连续测量3次，3次数据相差在1%以内，即可确定初始值。

量测时万用表置于电压200mV挡，万用表数据取到电压伏小数后4位数，有的施工现场震动较大，测量数据在电压伏小数后4位数取不准，可取小数点后3位，其计算公式为：

水平位移＝（被测值－初始值）×10³f₁

倾斜角度＝（被测值－0°值）×10³f₂

当测算数据取得电压伏小数点后4位数时计算公式为：

水平位移＝（被测值－初始值）×10⁴×f₁mm

倾斜角度＝（被测值－0°值）×10⁴×f₂

式中：f₁，f₂分别为测斜仪位移参数和角度参数；f₁，f₂，0°值的大小分别由测斜仪制造厂方根据仪器特性提供，埋设测斜仪钻孔的岩芯应妥善保存以备查用。