本发明属于地面沉降测量，具体是指一种基于土地勘察的地面沉降测量设备。
背景技术：
1、电磁式沉降仪是一种精确量测土与岩体的沉降与隆起的装置，主要原理如下：
2、将竖直的沉降导管和套设在导管上且能滑动的磁环，埋入预先钻好的监测孔中并回填，当土层沉降或者隆起时，磁环相对于沉降导管的位置会发生改变，通过探头从导管的内部能够监测磁环的位置，进而对土壤的沉降情况进行监测和记录。
3、公开号为cn118258358a的专利公开了一种基于土地勘察的地面沉降测量设备，感应和记录的方式都是用探头感应，但是为了方便测量和保证精度，导管和磁环在安装时仍然面临一些问题。
4、a：传统的磁环预定方式，是将磁环套在沉降管上，通过定位环进行强制限位，避免下管的过程中磁环在土层的阻挡下朝向导管的顶部滑动，这种操作方式带来了两个问题：
5、第一，回填结束之后，需要通过上提沉降管的方式，使定位环和沉降环分离（避免影响磁环滑动），此举动容易引起刚填好的土壤的松动，并且也易使预设的磁环间距产生明显的变化，影响后续实际的测量效果；
6、第二，定位环只能限制磁环的顶部位置，无法限制磁环在回填前的自然下坠，因此一般都是通过增大磁环和沉降导管之间的摩擦力来避免磁环在回填前的自然下坠，但这也增加了后续磁环滑动时的阻力和难度。
7、b：磁环的弹性爪在下降时要被捆绑起来（避免与土壤结合），在就位之后要充分展开（和土壤结合），目前的操作方式使用可用水泡开的纸绳或者其他材料，在就位之后通过水泡的方式使其断裂，不仅操作步骤繁琐、操作持续时间长，并且也很难保证所有的弹性爪都能在回填之前充分展开。
8、c：沉降导管的垂直度会对磁环的反馈精度产生直接影响，因此在沉降导管安装回填完成之后，还需要对沉降导管相对于水平线的垂直度进行检测，由于沉降导管的长度较长，因此一般的操作方式都是直接对端面的水平程度进行监测，但是这就要求沉降导管的端面和中心轴线之间具有较高的位置精度，但零件的精度要求一般是与尺寸呈负相关的，也就是说越长的零件，就越难保证精度，因此如果每个沉降导管都要保证端面精度，那么会大大提高沉降导管的加工成本。
技术实现思路
1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种对沉降导管的位置精度要求低的、能够自动控制滑动磁环组件和沉降导管的结合与分离的、能够自动控制弹性支腿的收束和展开的地面沉降测量设备；本发明通过原本就要进行的回填工序作为截断弹性束缚绳的触发条件，在不需要增加任何操作工序的情况下，在省略了定位环、上提导管的工序和腐蚀纸绳的工序后，仍然能够实现弹性支腿的自适应展开和滑动磁环组件的自适应解锁；不仅简化了结构和操作步骤，缩短了操作时间，而且还避免了回填之后再提起沉降管所带来的负面影响。
2、本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种基于土地勘察的地面沉降测量设备，包括沉降导管、双模弹性固定机构、垂直度检测机构和滑动磁环组件，所述沉降导管置于地下的监测孔中，所述滑动磁环组件阵列设于沉降导管上，所述双模弹性固定机构环形均布设于滑动磁环组件上，所述垂直度检测机构设于沉降导管的顶部和底部。
3、进一步地，所述双模弹性固定机构包括双向弹性固定组件、弹性扭转组件和触发式释放组件，所述双向弹性固定组件设于弹性扭转组件上，所述弹性扭转组件设于滑动磁环组件的下方，所述触发式释放组件设于双向弹性固定组件上。
4、通过对弹性支腿的改进和优化，不仅能够克服弹性支腿在下管时要被束缚（不能展开）、在下管后要充分展开（不能被束缚）的技术矛盾，还能在合适的时机，通过回填这一原本就必须存在的步骤控制束缚和展开两种模式的切换时机，结构简单、巧妙，操作步骤也极为简便。
5、作为优选地，所述双向弹性固定组件包括支撑轴、弹性支腿和摩擦内衬，所述支撑轴设于弹性扭转组件中，所述弹性支腿由挤压部、环形部、弹性部和尖头部组成，所述弹性支腿通过环形部转动设于支撑轴上，所述摩擦内衬固接于挤压部的内侧。
6、通过摩擦内衬和沉降导管之间的挤压力的自适应控制，能够在下管时保持滑动磁环组件和沉降导管之间的相对静止，在测量时则自动对滑动磁环组件进行解锁，使得滑动磁环组件能够在土层发生位移时跟随着土层沿着沉降导管滑动。
7、本方案的定位模式与传统的安装定位环并提起沉降导管的机构相比，不仅简化了结构，而且还避免了回填之后再提起沉降管带来的负面影响。
8、作为本发明的进一步优选，所述弹性部上设有凹槽部，所述凹槽部处设有贯通的避位窗口部。
9、通过凹槽部能够为弹性束缚绳进行限位，使得弹性束缚绳在回缩时刚好能够与截断刀片的刃部接触并滑动、从而顺利地完成弹性支腿的释放。
10、触发式释放组件的释放模式与传统的水泡式释放模式相比，具有结构简单、操作步骤简单、操作时间短、准确率高等优势。
11、作为优选地，所述弹性扭转组件包括旋转支架和扭力弹簧，所述旋转支架固接于滑动磁环组件的下方，所述支撑轴固接于旋转支架中，所述扭力弹簧套设于支撑轴的两端。
12、作为本发明的进一步优选，所述扭力弹簧的两端分别设有固定端和拨动端，所述固定端与支撑轴固接，所述拨动端与弹性部的内表面相抵。
13、通过扭力弹簧的扭力储备，在失去了弹性束缚绳的束缚之后，能够保证弹性支腿充分旋转并回弹展开，一方面能够通过尖头部插入土壤中对滑动磁环组件完成位置固定，另一方面则可以通过摩擦内衬和沉降导管分离的方式减小滑动磁环组件在沉降导管上的滑动阻力，从而将滑动磁环组件从相对于沉降导管的锁止状态转变为自由状态。
14、作为本发明的进一步优选，所述触发式释放组件包括截断刀片和弹性束缚绳，所述截断刀片上设有刀片底座，所述截断刀片通过刀片底座固接于挤压部上，所述弹性束缚绳位于凹槽部中，所述弹性束缚绳对弹性支腿具有收束的作用。
15、通过弹性束缚绳的束缚和截断能够控制弹性部和尖头部的收束状态和展开状态，同时也能控制摩擦内衬和沉降导管之间是否接触和存在压力。
16、通过对弹性束缚绳的截断这一个动作，在下管完成之后，一方面能够通过时摩擦内衬和沉降导管分离的方式使滑动磁环组件转变为能够自由滑动的状态，另一方面，同时还能使尖头部展开并插入土壤中，从而完成滑动磁环组件和土层之间的结合。
17、进一步地，所述垂直度检测机构包括偏转限位组件、偏转组件和磁力式方向调整组件，所述偏转限位组件可拆卸设于沉降导管的顶部，所述偏转组件转动设于偏转限位组件中，所述磁力式方向调整组件固接于沉降导管的底部。
18、通过垂直度检测机构能够对安装回填完成后的沉降导管进行垂直度的测量，从而避免因安装误差过大带来的不必要的测量误差。
19、作为优选地，所述偏转限位组件包括偏转基架和同心支撑件，所述偏转基架可拆卸设于沉降导管的顶部，所述偏转基架的内部设有环形滑槽，所述同心支撑件滑动设于环形滑槽中。
20、作为本发明的进一步优选，所述偏转组件包括偏转平台、测量标板、钢丝细绳和磁性圆锥，所述偏转平台由环形侧板和圆形平板组成，所述环形侧板转动设于同心支撑件中，所述偏转平台和偏转基架的外轮廓均为不完整的球形，所述偏转基架和偏转平台的球心位置重合，所述测量标板设于圆形平板的中心位置。
21、通过磁性圆锥的磁吸力感应，能够使钢丝细绳与沉降导管的中心轴线重合，进而使偏转平台和测量标板发生偏转，通过对测量标板的水平度测量，能够在沉降导管的端面精度不高的情况下，反映沉降导管的垂直度状况。
22、作为优选地，所述测量标板上设置有特征点和特征线，所述钢丝细绳设于圆形平板的底部中心位置，所述磁性圆锥设于钢丝细绳的末端。
23、作为本发明的进一步优选，所述磁力式方向调整组件包括固定磁环、固定磁片和底部挡板，所述底部挡板固接于沉降导管的底端，所述固定磁环和固定磁片固接于底部挡板上，所述固定磁环和固定磁片呈同轴布置，所述固定磁环和磁性圆锥之间存在磁性排斥力，所述固定磁片和磁性圆锥之间存在磁吸吸引力。
24、通过磁性圆锥和固定磁片之间的相互吸引以及磁性圆锥的自重，能够使得钢丝细绳保持绷紧状态，通过磁性圆锥和固定磁环之间相互排斥，使得即使在沉降导管发生倾斜时，仍然能够保证磁性圆锥的末端指向底部挡板的中心位置，从而实现沉降导管的中心轴线与钢丝细绳高度重合的技术效果。
25、进一步地，所述滑动磁环组件包括磁环本体、磁环外壳和滑动内衬，所述磁环本体位于磁环外壳中，所述滑动内衬固接于磁环外壳的内侧，所述滑动内衬卡合滑动设于沉降导管上，所述旋转支架固接于磁环外壳的底部。
26、滑动内衬使得磁环外壳和沉降导管之间的相对滑动阻力更小，而摩擦内衬则使得挤压部和沉降导管之间的相对滑动阻力更大。
27、采用上述结构本发明取得的有益效果如下：
28、（1）通过对弹性支腿的改进和优化，不仅能够克服弹性支腿在下管时要被束缚（不能展开）、在下管后要充分展开（不能被束缚）的技术矛盾，还能在合适的时机，通过回填这一原本就必须存在的步骤控制束缚和展开两种模式的切换时机，结构简单、巧妙，操作步骤也极为简便。
29、（2）通过摩擦内衬和沉降导管之间的挤压力的自适应控制，能够在下管时保持滑动磁环组件和沉降导管之间的相对静止，在测量时则自动对滑动磁环组件进行解锁，使得滑动磁环组件能够在土层发生位移时跟随着土层沿着沉降导管滑动。
30、（3）本方案的定位模式与传统的安装定位环并提起沉降导管的机构相比，不仅简化了结构，而且还避免了回填之后再提起沉降管带来的负面影响。
31、（4）通过凹槽部能够为弹性束缚绳进行限位，使得弹性束缚绳在回缩时刚好能够与截断刀片的刃部接触并滑动、从而顺利地完成弹性支腿的释放。
32、（5）触发式释放组件的释放模式与传统的水泡式释放模式相比，具有结构简单、操作步骤简单、操作时间短、准确率高等优势。
33、（6）通过扭力弹簧的扭力储备，在失去了弹性束缚绳的束缚之后，能够保证弹性支腿充分旋转并回弹展开，一方面能够通过尖头部插入土壤中对滑动磁环组件完成位置固定，另一方面则可以通过摩擦内衬和沉降导管分离的方式减小滑动磁环组件在沉降导管上的滑动阻力，从而将滑动磁环组件从相对于沉降导管的锁止状态转变为自由状态。
34、（7）通过弹性束缚绳的束缚和截断能够控制弹性部和尖头部的收束状态和展开状态，同时也能控制摩擦内衬和沉降导管之间是否接触和存在压力。
35、（8）通过对弹性束缚绳的截断这一个动作，在下管完成之后，一方面能够通过时摩擦内衬和沉降导管分离的方式使滑动磁环组件转变为能够自由滑动的状态，另一方面，同时还能使尖头部展开并插入土壤中，从而完成滑动磁环组件和土层之间的结合。
36、（9）通过垂直度检测机构能够对安装回填完成后的沉降导管进行垂直度的测量，从而避免因安装误差过大带来的不必要的测量误差。
37、（10）通过磁性圆锥的磁吸力感应，能够使钢丝细绳与沉降导管的中心轴线重合，进而使偏转平台和测量标板发生偏转，通过对测量标板的水平度测量，能够在沉降导管的端面精度不高的情况下，反映沉降导管的垂直度状况。
38、（11）通过磁性圆锥和固定磁片之间的相互吸引以及磁性圆锥的自重，能够使得钢丝细绳保持绷紧状态，通过磁性圆锥和固定磁环之间相互排斥，使得即使在沉降导管发生倾斜时，仍然能够保证磁性圆锥的末端指向底部挡板的中心位置，从而实现沉降导管的中心轴线与钢丝细绳高度重合的技术效果。
1.一种基于土地勘察的地面沉降测量设备，其特征在于：包括沉降导管（1）、双模弹性固定机构（2）、垂直度检测机构（3）和滑动磁环组件（4），所述沉降导管（1）置于地下的监测孔中，所述滑动磁环组件（4）阵列设于沉降导管（1）上，所述双模弹性固定机构（2）环形均布设于滑动磁环组件（4）上，所述垂直度检测机构（3）设于沉降导管（1）的顶部和底部；
2.根据权利要求1所述的一种基于土地勘察的地面沉降测量设备，其特征在于：所述双向弹性固定组件（5）包括支撑轴（8）、弹性支腿（9）和摩擦内衬（10），所述支撑轴（8）设于弹性扭转组件（6）中，所述弹性支腿（9）由挤压部（15）、环形部（16）、弹性部（17）和尖头部（18）组成，所述弹性支腿（9）通过环形部（16）转动设于支撑轴（8）上，所述摩擦内衬（10）固接于挤压部（15）的内侧，所述弹性部（17）上设有凹槽部（19），所述凹槽部（19）处设有贯通的避位窗口部（20）。
3.根据权利要求2所述的一种基于土地勘察的地面沉降测量设备，其特征在于：所述弹性扭转组件（6）包括旋转支架（11）和扭力弹簧（12），所述旋转支架（11）固接于滑动磁环组件（4）的下方，所述支撑轴（8）固接于旋转支架（11）中，所述扭力弹簧（12）套设于支撑轴（8）的两端。
4.根据权利要求3所述的一种基于土地勘察的地面沉降测量设备，其特征在于：所述扭力弹簧（12）的两端分别设有固定端（21）和拨动端（22），所述固定端（21）与支撑轴（8）固接，所述拨动端（22）与弹性部（17）的内表面相抵。
5.根据权利要求4所述的一种基于土地勘察的地面沉降测量设备，其特征在于：所述触发式释放组件（7）包括截断刀片（13）和弹性束缚绳（14），所述截断刀片（13）上设有刀片底座（23），所述截断刀片（13）通过刀片底座（23）固接于挤压部（15）上，所述弹性束缚绳（14）位于凹槽部（19）中，所述弹性束缚绳（14）对弹性支腿（9）具有收束的作用。
6.根据权利要求5所述的一种基于土地勘察的地面沉降测量设备，其特征在于：所述偏转限位组件（24）包括偏转基架（27）和同心支撑件（28），所述偏转基架（27）可拆卸设于沉降导管（1）的顶部，所述偏转基架（27）的内部设有环形滑槽（35），所述同心支撑件（28）滑动设于环形滑槽（35）中。
7.根据权利要求6所述的一种基于土地勘察的地面沉降测量设备，其特征在于：所述偏转组件（25）包括偏转平台（29）、测量标板（30）、钢丝细绳（31）和磁性圆锥（32），所述偏转平台（29）由环形侧板（36）和圆形平板（37）组成，所述环形侧板（36）转动设于同心支撑件（28）中，所述偏转平台（29）和偏转基架（27）的外轮廓均为不完整的球形，所述偏转基架（27）和偏转平台（29）的球心位置重合，所述测量标板（30）设于圆形平板（37）的中心位置。
8.根据权利要求7所述的一种基于土地勘察的地面沉降测量设备，其特征在于：所述测量标板（30）上设置有特征点（38）和特征线（39），所述钢丝细绳（31）设于圆形平板（37）的底部中心位置，所述磁性圆锥（32）设于钢丝细绳（31）的末端。
9.根据权利要求8所述的一种基于土地勘察的地面沉降测量设备，其特征在于：所述磁力式方向调整组件（26）包括固定磁环（33）、固定磁片（34）和底部挡板（43），所述底部挡板（43）固接于沉降导管（1）的底端，所述固定磁环（33）和固定磁片（34）固接于底部挡板（43）上，所述固定磁环（33）和固定磁片（34）呈同轴布置，所述固定磁环（33）和磁性圆锥（32）之间存在磁性排斥力，所述固定磁片（34）和磁性圆锥（32）之间存在磁吸吸引力。
10.根据权利要求9所述的一种基于土地勘察的地面沉降测量设备，其特征在于：所述滑动磁环组件（4）包括磁环本体（40）、磁环外壳（41）和滑动内衬（42），所述磁环本体（40）位于磁环外壳（41）中，所述滑动内衬（42）固接于磁环外壳（41）的内侧，所述滑动内衬（42）卡合滑动设于沉降导管（1）上，所述旋转支架（11）固接于磁环外壳（41）的底部。
