(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210707684.3 (22)申请日 2022.06.21 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 廖少明　孙睿泽　刘孟波　何君佐　 刘颖彬　杨逸枫　王永志　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 叶敏华 (51)Int.Cl. G01D 11/00(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种深层土体传感器快速布设系统及其方 法 (57)摘要 本发明涉及一种深层土体传感器快速布设 系统及其方法， 该系统包括竖向采套管， 竖向采 套管内可分离地连接安装有传感器套管， 竖向采 套管的内壁 分别布置有进水管和排泥管， 传感器 套管内安装有测斜仪， 传感器套管的内壁安装有 定滑轮， 定滑轮与水平推出装置相连接， 水平推 出装置与待布设的传感器相连接， 待布设的传感 器设置于传感器套管的外壁， 测斜仪和待布设的 传感器分别与数据采集装置相连接。 与现有技术 相比， 本发 明能够将地下工程中所需的各种传感 器按要求快速方便地布设到地下预定位置， 大大 提高布设的效率和布设精度， 既能够满足监测传 感器在地下水平竖向自动化布置的需要， 同时有 效降低了传感器布设功耗、 节约了监测成本 。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115183800 A 2022.10.14 CN 115183800 A 1.一种深层土体传感器快速布设系统， 其特征在于， 包括竖向采套管(1)， 所述竖向采 套管(1)内可分离地连接安装有传感器套管(2)， 所述竖向采套管(1)的内壁分别布置有进 水管(3)和排泥管(4)， 所述传感器套管(2)内安装有用于测量深层土体水平位移的测斜仪 (5)， 所述传感器套管(2)的内壁安装有定滑轮(7)， 所述定滑轮(7)与水平推出装置(8)相连 接， 所述水平推出装置(8)与待布设的传感器相连接， 所述待布设的传感器 设置于传感器套 管(2)的外壁， 所述测斜仪(5)和待布设的传感器分别与数据采集装置(6)相连接 。 2.根据权利要求1所述的一种深层土体传感器快速布设系统， 其特征在于， 所述竖向采 套管(1)由多节开口式预制合金薄壁圆筒拼装而成， 所述竖向采套管(1)的底部设置有刃 脚， 以便于顺利地下沉进入深层土体。 3.根据权利要求1所述的一种深层土体传感器快速布设系统， 其特征在于， 所述传感器 套管(2)包括主管(2 ‑1)和对称布置于主管(2 ‑1)外壁两侧的多个侧管(2 ‑2)， 所述主管(2 ‑ 1)和侧管(2 ‑2)均为开口式薄壁圆筒结构， 所述主管(2 ‑1)的内壁上对称开设有导槽， 所述 导槽内连接安装有多个依次级联的测斜仪(5)， 所述侧管(2 ‑2)内放置有待布设的传感器及 其连接的水平推出装置(8)。 4.根据权利要求3所述的一种深层土体传感器快速布设系统， 其特征在于， 所述主管 (2‑1)的底部呈圆锥形， 以便 于下沉进入深层土体中进行固定 。 5.根据权利要求3所述的一种深层土体传感器快速布设系统， 其特征在于， 所述水平推 出装置(8)包括与待布设 的传感器相连接的高弹力弹簧(8 ‑1)， 所述高弹力弹簧(8 ‑1)内穿 设有传感器导线(8 ‑3)和多根弹簧引线(8 ‑2)， 所述传感器导线(8 ‑3)与多根弹簧引线(8 ‑2) 在一端封装入线束(8 ‑4)， 所述线束(8 ‑4)连接至定滑轮(7)进行转向， 线束(8 ‑4)内的传感 器导线(8 ‑3)与数据采集装置(6)相连接， 线束(8 ‑4)内的弹簧引线(8 ‑2)与外部绞盘相连 接。 6.根据权利要求5所述的一种深层土体传感器快速布设系统， 其特征在于， 所述主管 (2‑1)的内壁上开设有与多个侧管(2 ‑2)分别对应相连通的通孔(2 ‑3)， 所述线束(8 ‑4)穿设 于通孔(2 ‑3)， 所述定滑轮(7)安装于各通孔(2 ‑3)的周边位置， 所述定滑轮(7)的滑轮面穿 过的对应的通孔(2 ‑3)， 以保证通孔(2 ‑3)内穿出的线束(8 ‑4)能够不弯折地连接至定滑轮 (7)。 7.根据权利要求3所述的一种深层土体传感器快速布设系统， 其特征在于， 所述测斜仪 (5)包括上下布置的两个测斜探头(5 ‑1)， 所述测斜探头(5 ‑1)的两侧对称设置有导轮(5 ‑ 2)， 所述导轮(5 ‑2)嵌入安装于导槽内， 所述两个测斜探头(5 ‑1)之间通过连杆(5 ‑3)相连 接。 8.根据权利要求7所述的一种深层土体传感器快速布设系统， 其特征在于， 所述多个测 斜仪(5)之间通过钢丝绳(9)相互连接， 所述钢丝绳(9)内设置有与测斜探头(5 ‑1)连接的导 线， 所述导线与数据采集装置(6)相连接 。 9.根据权利要求1所述的一种深层土体传感器快速布设系统， 其特征在于， 所述进水管 (3)的下部管口与坑内土体之间存在间距， 所述进水管(3)与外部高压水泵相连接， 以实现 进水冲土； 所述排泥管(4)的下部管口位于泥浆水位以下位置， 所述排泥管(4)与外部的抽水泵相 连接， 以将坑内泥浆抽取排出。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115183800 A 210.一种深层土体传感器快速布设方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 确定地下工程监测点位， 根据监测点位的要求， 在传感器套管内预先安装好待布设 的传感器、 水平推出装置以及测斜仪， 并将水平推出装置的弹簧引线和传感器导线通过定 滑轮转向连接 至外部， 将测斜仪通过导线与外 部的数据采集装置相连接； S2、 将传感器套管与竖向采套管固定连接， 之后整体下放至预订深度， 进水管和排泥管 同步工作， 以进行高压水冲土和泥浆 排出操作； S3、 在土层中固定传感器套管， 保持传感器套管的竖直状态， 将弹簧引线接入外部绞 盘， 转动绞盘使高弹力弹簧处于 压缩状态， 将传感器导线与外 部的数据采集装置相连接； S4、 解除竖向采套管与传感器套管之间的连接， 单独将竖向采套管从土层中抽离， 周围 土体坍塌覆盖传感器套管， 当覆盖高度不满足要求时采用人工回填； S5、 反方向转动绞盘以释放弹簧引线， 高弹力弹簧释放以将待布设的传感器水平推入 土层、 完成传感器的布设操作， 之后外部的数据采集装置分别从传感器以及测斜仪实时获 取相应监测数据信息 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115183800 A 3