Инклинометр — это прибор, который использует воздействие силы тяжести для измерения собственного наклона или угла наклона, под которым он находится, и, следовательно, для измерения изменений в веществе— поддерживающем его, обычно земле или части конструкции. Показания инклинометра обычно приводятся в градусах угла отклонения от вертикальной или горизонтальной плоскости, в процентах от уклона или в абсолютном отклонении в миллиметрах или дюймах.
ДЛЯ ЧЕГО ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ИНКЛИНОМЕТРЫ В ГЕОТЕХНИЧЕСКОМ МОНИТОРИНГЕ?
Поскольку инклинометры могут определять свою собственную ориентацию относительно силы тяжести, они также могут определять движение материала, в котором они установлены, путем сравнения нескольких показаний, снятых в разные моменты времени. В геотехническом мониторинге эта информация используется для обнаружения многих видов перемещений и деформаций, как в грунте, так и в построенных конструкциях. Эти перемещения включают в себя боковое смещение, просадку и поднятие грунта, а также осадку и прогиб конструкций. Мониторинг этих перемещений важен также для отслеживания стабильности во время строительных или ремонтных работ, а также для отслеживания долгосрочной стабильности после завершения работ.
Инклинометры используются в дамбах и подпорных стенках всех видов — от самых маленьких земляных подпорных стенок до самых больших бетонных дамб — для контроля стабильности конструкции и грунта, который ее поддерживает.
Инклинометры также применяются на дорогах, мостах и туннелях, где их можно использовать для контроля целостности коробчатых балок, поддерживающих настил моста, или предупреждения о возможном проседании грунта под асфальтовым покрытием дороги.
Инклинометры используются в любом проекте, который включает в себя выемку грунта, например, в карьерах или на свалках. В этих случаях инклинометры отслеживают деформацию грунта, окружающего вырытый участок, чтобы обнаружить проблемы со стабильностью до их возникновения.
КАК РАБОТАЮТ ИНКЛИНОМЕТРЫ?
В геотехнических инклинометрах для измерения наклона используется акселерометр. В акселерометре относительное положение двух электродов — одного, прикрепленного к корпусу прибора, и другого, подвешенного таким образом, что он может свободно перемещаться вдоль одной оси, — создает емкость. Эта емкость, когда прибор находится в горизонтальном положении, в зависимости от области применения, используется в качестве базовой. При наклоне инклинометра и перемещении плавающего электрода вдоль его оси изменение емкости используется для расчета ориентации прибора.
Большинство современных инклинометров, используемых в геотехнических измерениях, используют так называемые микроэлектромеханические системы (или МЭМС). Эта технология позволяет производить инструменты буквально в микроскопических масштабах — с компонентами размером от 1 до 100 микрометров. Несмотря на то, что принципы те же, МЭМС-инклинометры намного сложнее простой двухэлектродной модели, описанной выше. Это усовершенствование влечет за собой повышение точности показаний инклинометров.
СИСТЕМЫ ИНКЛИНОМЕТРОВ
Сам инклинометр является лишь частью более крупной системы, которая преобразует генерируемые им электрические сигналы в полезную информацию. Хотя особенности инклинометрической системы могут варьироваться в зависимости от области применения, существуют некоторые важные компоненты. Система запускается с зонда, который содержит инклинометр. Зонд установлен в жестком корпусе, который одновременно защищает зонд и передает деформации грунта на его датчики. Кабель подвешивает инклинометр в корпусе и обеспечивает питание устройств, которые не работают от батарей. Портативные инклинометры могут также содержать регистратор данных, который обрабатывает и сохраняет показания в том же приборе. В других системах могут использоваться внешние регистраторы данных, размещенные в отдельных приборах, подключенных кабелем к зонду.
НА ЧТО ОБРАТИТЬ ВНИМАНИЕ В ИНКЛИНОМЕТРЕ
При выборе подходящего инклинометра для вашего конкретного геотехнического применения необходимо учитывать ряд факторов:
Одноосные или двухосевые. Инклинометры обычно измеряют наклон вдоль одной оси или вдоль двух перпендикулярных осей. Одноосные инклинометры чаще используются в горизонтальных установках.
Ручные инклинометры: Ручные датчики инклинометра предназначены для ручного сбора данных.
Инклинометры на месте (IPI): IPI, предназначенные для установки на месте для непрерывного мониторинга, называются инклинометрами на месте.
Вертикальная или горизонтальная установка: Инклинометры предназначены как для вертикальной, так и для горизонтальной установки. Горизонтальные приборы используются для измерения осадки и подъема, в то время как вертикальные приборы используются для бокового перемещения.
Диапазон измерений: Указанный в градусах диапазон измерений показывает, на какое отклонение рассчитан прибор, откалиброванный для обнаружения. Диапазон измерений ±30° означает, что инклинометр будет давать точные показания при отклонениях до 30 ° в любом направлении от базовой линии.
Разрешение: Разрешение представляет собой наименьшее изменение в измерении, которое регистрирует инклинометр.
Точность: Точность системы инклинометров — это максимальная разница между отображаемым измерением и фактическим смещением.