測斜儀
概述
   測斜儀是一種用于測量鉆孔、基坑、地基基礎、墻體、壩體和邊坡等工程構筑物的頂角、方位角的儀器。
    測斜儀是一種測定鉆孔傾角和方位角的原位監測儀器。在國外，上世紀五十年代就利用測斜儀對土石壩、路基、邊坡及其隧道等巖土工程進行原位監測。我國從八十年代開始引進美、日、英等國生產的測斜儀對一些重大的巖土工程進行原位監測，取得了良好效果。一些相關的研究機構隨后研制出電阻應變式、加速度計式和電子計式等智能型測斜儀。到目前為止，各種各樣的測斜儀廣泛應用于水利水電、礦產冶金、交通與城建巖土工程領域，在保證巖土工程設計、施工及其使用安全中，發揮了重要的作用。
簡介
    測斜儀分為便攜式測斜儀和固定式測斜儀。便攜式測斜儀分為便攜式垂直測斜儀和便攜式水平測斜儀；固定式分為單軸和雙軸測斜儀。目前人工監測應用最廣的是便攜式測斜儀，而固定式測斜儀多用于自動化監測。測斜儀是一種通過測定鉆孔傾斜角從而求得水平向位移的原位監測儀器。
           測斜儀的基本配置包括測斜儀套管、測斜儀探頭、控制電纜及測斜讀數儀。
原理
    測斜管通常安裝在穿過不穩定土層至下部穩定地層的垂直鉆孔內。使用數字垂直活動測斜儀探頭，控制電纜，滑輪裝置和讀數儀來觀測測斜管的變形。第一次觀測可以建立起測斜管位移的初始斷面。其后的觀測會顯示當地面發生運動時斷面位移的變化。觀測時，探頭從測斜管底部向頂部移動，在半米間距處暫停并進行測量傾斜工作。探頭的傾斜度由兩支受力平衡的伺服加速度計測量所得。一支加速度計測量測斜管凹槽縱向位置，即測斜儀探頭上測輪所在平面的傾斜度。另一支加速度計測量垂直于測輪平面的傾斜度。傾斜度可以轉換成側向位移。對比當前與初始的觀測數據，可以確定側向偏移的變化量，顯示出地層所發生的運動位移。繪制偏移的變化量可以得到一個高分辨率的位移斷面圖。此斷面圖有助于確定地面運動位移的大小，深度，方向和速率。
        測斜儀的工作原理右圖所示。當測斜探頭在測斜管內自下而上逐段滑動測量時，探頭內的傳感器敏感地反映出測斜管在每一深度段L處的傾斜角度變化，進而根據傾斜角求出不同高程處的水平位移增量，即

  

由測斜管底部測點開始逐段累加，可得任一高程處的水平位移，即

  

式中：di為第i測量段的水平位移增量；θi為第i測量段管軸線與鉛垂線的夾角；Sj為測斜管底端固定點(i=0)以上i=j點處的位移。
在測斜儀觀測時，為了消除和減少儀器的零漂及裝配誤差等，應在位移的正方向及測頭調轉180度以后的反方向各測讀一次數據，取正反兩方向測讀數據的代數平均值作為傾角測值。

特點
性能卓越：便攜式數字垂直活動測斜儀以其耐久性，高精度和反應快速而贏得世界廣泛的贊譽。
可重復探測：為確保在各種測斜管上同樣可以探測，測斜儀探頭配備了堅固的輪架，密封的輪軸和特殊設計的測輪。
使用壽命長：探頭結構緊湊，允許通過小半徑曲線，安裝使用期限超過了其他所有廠商的測斜儀。
計算機率定：每個測斜儀探頭都經過專門設計的計算機率定工作臺嚴格率定
可靠的控制電纜：控制電纜非常耐用而且便于搬運，即使在低溫下也可以保持靈活耐用的特點。控制電纜還具有耐化學腐蝕及耐磨損的特性，并提供了極好的空間穩定性。柔韌的橡皮深度標記永久可靠地硬化在電纜護套上。標記不會松散，也沒有會損壞電纜護套及導線的毛刺。
深度控制一致：滑輪裝置為推薦輔助設備，它有助于操作者完成統一的深度控制。只能單向活動的電纜夾具確保了探頭的位置一致。
系統的完整性：測斜儀系統包括高質量的測斜管，垂直和水平的活動測斜儀，垂直和水平的固定測斜儀，記錄讀數裝置，圖表分析軟件和專用附件。
傳感器測頭參數

讀數儀表參數
           時鐘精度：不大于±5ppm；

存貯單元：可分四個工作區，在設定孔深假定為50米（缺省值，出廠時可設置）的情況下，每個工作區可存放2000多個測孔數據；最大每個孔深可設250米。

存儲方法：面板按鍵存儲數據和無線遙控器按鍵存儲；

參數輸入：可自主輸入傳感器三次方參數；

位移顯示：可選擇顯示原始數據或直接顯示位移量；

電池：3.7V/3000mAH聚合物可充電鋰電池；

顯示屏：240*128圖形點陣LCD顯示屏；

本機工作電流：不大于10mA（無背光及外接傳感器）；

通訊方式：USB接口UART，波特率：9600bps；

充電時間：2~8小時。
監測應用步驟
       準備工作
 布置觀測點與成孔：對于一個場地或者結構物,觀測點應該因地制宜，合理布置。一般要求相鄰觀測點的水平距離為一個成孔深，也可根據巖土工程等級適當加密或減少觀測點。施工時盡量要求鉆孔是鉛錘的，偏差角應小于2°。終孔直徑應大于測斜管外徑30mm，鉆孔深度應超過最深位移帶5m。所有鉆孔在埋設測斜管前應該進行驗收，合格后才能埋設。
測斜管的安裝：測斜管的安裝質量是測試效果的關鍵，應該遵循如下步驟：
1）將測斜管裝上管底蓋，用螺絲或膠固定；
2）將測斜管按順序逐根放入鉆孔中，測斜管與測斜管之間用接管連接，并用螺絲固定。測斜管在安裝中應注意導槽的方向，導槽方向必須與設計要求定準的方向一致。將組裝好的測斜管按次序逐節放入鉆孔中，直至孔口；
3）當確認測斜管安裝完好后即可進行回填(一般用膨潤土球或原土沙。回填時每填至3～5m時要進行一次注水，使膨潤土球或原土沙遇水后，與孔壁結合的牢固，直至孔口；
4）測斜管地表管口段澆注混凝土，做成混凝土墩臺以保護管口和管口轉角的穩定性。墩臺上應設置位移和沉降觀測標點；
5）露在地表上的測斜管應注意做好保護，蓋上管蓋，防止物體落入；6）安裝完成后的測斜管應先用模擬測斜儀試放，試放時測斜管互成90°的兩個導向槽都應從上到下試放到，保證模擬測斜儀順測斜管能順暢通過。
測斜儀的組裝：在測試之前必須對測斜儀進行檢驗校正，并做好測試前的準備工作，再進行組裝。
 測試過程
      首先將測斜儀置入測斜管內，要使導向輪完全進入導向槽內。方向應為導向輪的正向與被測位移坐標(+X)的正向一致時測值為正，相反為負。然后根據電纜上標明的記號，每基本長度測讀一次測斜管軸線相對基準軸線的傾角。測試方式應遵循下面兩個要點:當測斜管下部可靠固定在基巖中(埋入深度應大于5000mm)，可認定基巖沒有位移。此時測量可至下而上測讀一次，直至管口；當測斜管底部懸掛(底部未與基巖固定)，此時測量應由上至下進行測量。
監測數據采集與整理分析