前言

測斜儀是一款用于測量鉆孔、基坑、地基基礎(chǔ)、墻體、壩體坡、油田測井、海洋測井勘探、煤礦勘探等深層水平位移的儀器。

深層水平位移監(jiān)測是土地開發(fā)、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警等領(lǐng)域中非常重要的一項任務(wù)。深層水平位移監(jiān)測系統(tǒng)能夠提供實時、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，幫助人們及時發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害，采取應(yīng)急措施，保障人民生命財產(chǎn)安全。同時利用測斜儀采集巖土深層的位移數(shù)據(jù)，分析得出相應(yīng)報表，用于分析工程過程中的安全性、穩(wěn)定性，確保工程能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行。隨著社會經(jīng)濟(jì)和科技進(jìn)步，國內(nèi)工程建設(shè)法規(guī)的不斷完善，國內(nèi)各式巖土工程建設(shè)中的安全監(jiān)測需求也逐步提高！因此，相關(guān)企業(yè)根據(jù)需求研發(fā)了各類測斜儀。

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測斜儀的工作原理

測斜儀的是通過儀器測量軸線與垂線之間的夾角變化量，根據(jù)測斜儀的長度和夾角變化量換算出水平方向的位移量，Δdi=∑L·sinθi。

實際應(yīng)用時，測斜管通常安裝在穿過不穩(wěn)定土層至下部穩(wěn)定地層的垂直測斜孔內(nèi)。通過測斜儀測量測斜管內(nèi)不用深度的傾斜角度變化量，從測斜管底部開始逐米累加，可以得出不同深度的水平位移數(shù)據(jù)。

                                      （測斜儀工作原理圖）

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測斜儀的分類

測斜儀按傳感元件不同，可大概分為電阻式、振弦式及加速度計式三種。按測量方式和結(jié)構(gòu)設(shè)計不同又可分為滑動式/導(dǎo)輪式測斜儀、固定式測斜儀、陣列式位移計、節(jié)段式位移計四種類型。（如下圖）

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測斜儀的類型和區(qū)別

n                      滑動式/導(dǎo)輪式測斜儀

滑動式測斜儀主要由測斜探頭、電纜和主機(jī)三部分組成。工程應(yīng)用時，首先在土體 (樁體) 中預(yù)埋測斜管。通過人工提放測量探頭在經(jīng)過每個測量深度時，在主機(jī)上讀取該深度的角度數(shù)據(jù)，從而換算出水平位移量。滑動式測斜儀的主要缺陷：

①       同一時間只能測量其中一個深度的數(shù)據(jù)；

②       同一時間只能測量一個軸向的數(shù)據(jù)，測量另一個軸向的數(shù)據(jù)需取出探頭后，把導(dǎo)論放到對應(yīng)的導(dǎo)向槽內(nèi)；

③       人工提放讀數(shù)，不能實現(xiàn)自動化在線監(jiān)測及預(yù)警；

④       需把測量數(shù)據(jù)導(dǎo)出后再進(jìn)行換算，整個測量周期較長。

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（滑動式測斜儀/導(dǎo)論式測斜儀產(chǎn)品圖）

（滑動式測斜儀人工測量現(xiàn)場圖）

n                      固定式測斜儀

固定式測斜儀主要由帶導(dǎo)輪的測桿、連接鋼絲繩、觀測線纜3部分組成。工程應(yīng)用時，可以通過鋼絲繩將多個測斜桿吊裝到側(cè)斜井內(nèi)的不同深度位置，從而測量出每個測斜桿對應(yīng)深度的位移數(shù)據(jù)。固定式測斜儀雖然解決了人工提放的問題，但仍然存在以下主要缺陷：

①       每段測斜桿都需要單獨拉一條線纜到井口，有限的測斜管無法放入較多線纜；

②       每個測斜井只能吊裝有限的幾個測斜桿，不能測出從測斜井的井底到井口整段連續(xù)的位移數(shù)據(jù)。

（固定式測斜儀產(chǎn)品圖）

（固定式測斜儀現(xiàn)場圖）

n                      陣列式位移計

陣列式位移計在前兩代測斜儀的基礎(chǔ)上做了重大升級。每個測量單元內(nèi)置MEMS微機(jī)電加速度測量單元系統(tǒng)，利用測量重力加速度在不同軸向上的數(shù)據(jù)計算出對應(yīng)軸與重力方向的角度，通過角度的變化計算對應(yīng)測量單元的位移量，可同時測量每個深度XYZ三軸的位移數(shù)據(jù)。但工程使用過程中仍然存在一些缺陷：

①       采用整體設(shè)計，出廠就需要安照測斜井的深度定制長度；

②       由于需要定制長度，導(dǎo)致交貨周期相對較長；

③       出廠就做成一個不可拆卸的整體，并纏繞在木架上，不用大型機(jī)械很難搬運(yùn)；

④       當(dāng)某段測量單元出現(xiàn)問題時，需要把整體搬運(yùn)回廠家檢修，維護(hù)成本非常高；

⑤       由于出廠就根據(jù)井深定制了長度，不能在下一個不同井深的項目中重復(fù)使用，整體使用成本較高。

（陣列式位移計產(chǎn)品圖）

（陣列式位移計現(xiàn)場圖）

n                      節(jié)段式位移計

節(jié)段式位移計作為新一代三維位移監(jiān)測儀器，采用單節(jié)段自由拼接總長度的連接方式設(shè)計，解決了滑動式測斜儀不能自動化監(jiān)測、固定式測斜儀數(shù)據(jù)不連續(xù)、陣列位移計不能根據(jù)孔深靈活拼接為任意長度等缺陷。具有以下主要特點：

①       自動化在線監(jiān)測預(yù)警：將井口的485總線接入安銳測控云平臺系統(tǒng)即可實現(xiàn)自動化監(jiān)測預(yù)警。

②       方便搬運(yùn)：采用分段自由拼接式設(shè)計，出廠時每個節(jié)段為獨立的個體，可分批帶到現(xiàn)場后再根據(jù)測斜井總深度自由組裝成一個整體。

③       方便維護(hù)：當(dāng)某個節(jié)段發(fā)生故障時，將有故障的節(jié)段寄修，或更換有故障的節(jié)段即可；不用將整體打包發(fā)回廠家維修。

④       重復(fù)使用：節(jié)段式位移計采用分段自由拼接式設(shè)計，項目結(jié)束后可根據(jù)下一個項目的井深自由拼接總長度。

（節(jié)段式位移計產(chǎn)品圖）

（節(jié)段式位移計現(xiàn)場圖）