存储式钻孔测量仪的研制与应用王佃明郭启锋黄磊博冯志峰（中国地质科学院探矿工艺研究所，四川成都610081）摘要：钻孔测量仪的研究与地勘、地质灾害监测事业的发展紧密相关。本文主要介绍了中国地质科学院生产的CE-1型存储式磁敏钻孔测斜仪及QXY-5型存储式钻孔倾斜仪的研制和实际应用情况。关键词：测斜仪倾斜仪存储式1引言钻孔测斜仪的研究与地勘事业的发展紧密相关，建国以后，我国引进了前苏联几种测斜仪，如包良可夫测斜仪等，这些仪器的引进对当时我国测斜技术的发展及自行研制测斜仪起到了一定的积极作用。在70至80年代中期，我国研制和改进的各种类型钻孔测斜仪达70余种，是我国测斜技术发展的鼎盛时期。八十年代中期后，由于地质勘探事业的不景气，测斜技术也停止不前。进入新世纪后，随着我国经济社会的飞速发展，水电大坝、铁路公路交通、桥梁、建筑、矿山、地质环境灾害整治及其它岩土工程市场等对钻孔测斜仪有了新的需求，地勘市场也将随着新一轮地质大调查开展而逐渐复苏，地勘工作量逐年增多，快速高效找矿技术的推广，研制一套高精度全方位多点连续测量钻孔倾角和方位角、使各种非磁性钻孔轨迹测量变得快速和简单易行的仪器变得迫切起来。滑坡深部位移变形监测是滑坡稳定性监测的一种重要手段，是滑坡整体位移变形动态综合监测的重要组成部分。在实现滑坡深部位移监测方法方面，国内外主要采用钻孔倾斜法解决，即在钻孔中采用埋设测斜管用倾斜仪来监测滑坡深部滑体的滑动部位，时间、滑动水平距离。我国钻孔倾斜仪的研究起步较晚，一些重要工程所急需的钻孔倾斜仪，都是从国外进口；80年代我国南京水利科学院和南京自动化设备厂等一些单位研制成功了电阻应变片式的钻孔倾斜仪；1986作者简介：王佃明（1982--），男（汉族），山东寿光人，中国地质科学院探矿工艺研究所助理工程师，2005年毕业于成都理工大学信息工程专业，主要从事钻孔测斜仪、地质灾害监测仪器和地质灾害监测防治技术研究及开发工作，成都市郫县现代工业港（北区）港华路139号，（028）66529382，HYPERLINK"mailto:gqf@cgiet.com"wdm@cgiet.com。年航天部33所与北京水科院联合研制成功伺服加速度计式钻孔倾斜仪，正式定型为CX-01型数字显示测斜仪，在国内使用广泛；随后航天部702所开发研究成功5512型滑动式测斜仪（伺服加速度计式）；冶金工业部武汉勘察研究院研制成功CX-56型高精度钻孔测斜仪（液体泡光电式）；为解决测斜管扭转问题，1990年中国水科院仪表研究所研制成功了CN型测扭仪。到90年代，很多厂家已生产出多种类型用于土工测试的倾斜仪。目前在滑坡监测领域，国内外深部位移监测设计孔深多在80米以内，销售的仪器也多配以50～80米电缆，采用人工提拉、有缆测量。但是，在孔深超过80米，甚至达300多米，有缆人工提拉测量受到先天制约。当监测的钻孔过深时，就使电缆卷盘过大、电缆质量过大而使监测工作强度增大。同时还会出现因电缆过重而在接头处拉断、折断导线;或者电缆胶皮划破，绝缘电阻值降低等现象，这些问题大大限制了有缆倾斜仪的使用范围。这样就需研制新型多功能钻孔倾斜仪。针对目前国内各种测斜仪、倾斜仪在实际测量中的不足，中国地质科学院探矿工艺研究所研制了CE-1型存储式磁敏钻孔测斜仪和QXY-5型存储式钻孔倾斜仪。2测量原理2.1测斜仪的原理：钻孔顶角（θ）的测量采用两个垂直安装的单轴加速度计来完成的，方位角（）的测量采用三轴磁力计完成,同时还有一个独立安装的温度传感器。测斜仪下孔工作后，测量得到的钻孔倾斜和弯曲数据存储在仪器内部的大容量存储器中，在仪器提出钻孔后通过RS232或RS422接口连接PC机读出数据，进行数据处理、分析和图形显示。仪器工作原理框图如图1所示。重力传感器AXAY磁力传感器MXMYMZ温度传感器放大滤波电路多路开关模数转换7.8V锂电池DC/DC单片机处理器接口电路存储器图1存储式磁敏钻孔测斜仪原理框图三轴磁力计测出地磁场H分别在载体x轴、y轴和z轴的分量Hx,Hy和Hz；加速度计测出两个相互垂直轴的重力分量俯仰角(р)与横滚角(γ)测量传感器.在无罗差的情况下,H,θ,γ的关系为：⑴式中：Hx,Hy,Hz为磁传感器在θ≠0,γ≠0状态下测得的3个地磁场分量；Hx,Hy为磁场强度水平投影。钻孔方位角α为：⑵钻孔顶角θ为：⑶2.2钻孔倾斜仪的测量原理钻孔倾斜仪的测量原理是：在岩土体中施工钻孔、安装测斜管，当岩土体产生变形时，通过测量测斜管轴线与铅垂线之间夹角变化量，来监测土、岩石和建筑物的侧向位移。图2钻孔倾斜仪测量原理如图2所示，带有导向滑轮的倾斜仪在测斜管中按倾斜仪标距L逐段测出测斜管与铅