一種地質(zhì)沉降監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地質(zhì)沉降監(jiān)測裝置，包括兩個固定端、分布式設(shè)置在兩固定端之間的固定測斜儀以及連接附件，所述兩個固定端之間還設(shè)有設(shè)置在地質(zhì)界面或荷載陡變分界處的位移計。本發(fā)明還公開了應(yīng)用上述裝置的地質(zhì)沉降監(jiān)測方法。本發(fā)明通過將固定測斜儀和位移計結(jié)合使用，形成連續(xù)分布式沉降監(jiān)測裝置，并將位移計設(shè)置于地質(zhì)界面或荷載陡變區(qū)域處，可以有效防止因地質(zhì)界面、荷載陡變等因素所帶來的個別點陡增降現(xiàn)象，使監(jiān)測結(jié)果更加準確、更接近于真實情況。
【專利說明】一種地質(zhì)沉降監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地質(zhì)沉降變形監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種地質(zhì)沉降監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法。

【背景技術(shù)】
[0002]建筑物和地基的變形監(jiān)測主要是觀測水平位移和垂直位移，掌握變化規(guī)律，研究有無裂縫、滑坡、滑動和傾覆的趨勢。變形監(jiān)測包括表面位移觀測和內(nèi)部位移觀測。常用的內(nèi)部位移觀測儀器有位移計、測縫計、傾斜儀、沉降儀、固定測斜儀、垂線坐標儀、引張線儀、多點變位計和應(yīng)變計等。隨著科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，安全監(jiān)測技術(shù)在水利水電、公路、鐵路、民航等領(lǐng)域也在不斷的完善和改進?，F(xiàn)階段，在涉及控制沉降的如水利的大壩、公路和鐵路的路基和民航機場地基等方面，一般采用單點式(沉降板、沉降環(huán))和分布式(固定測斜儀、沉降儀)進行沉降監(jiān)測。
[0003]在土石壩沉降方面，水平固定測斜儀的應(yīng)用將成為今后發(fā)展趨勢之一，由水平固定測斜儀組成的沉降監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖參照附圖1，其包括:兩個位于兩端的固定端I和分別位于其內(nèi)部的錨固塊2、在固定端I之間分布式設(shè)置的水平固定測斜儀5、連接相鄰水平固定測斜儀5以及水平固定測斜儀5與錨固塊2的連接桿7及其保護管3、連接連接桿7和保護管3的連接桿接頭4和保護管接頭6、以及安裝于一側(cè)固定端I的深埋基準點9和基準點保護管10。
[0004]該沉降監(jiān)測裝置根據(jù)水平固定測斜儀觀測系統(tǒng)的工作原理是，以具有基準點的固定端作為起算點進行沉降累加計算，各水平固定測斜儀測到的沉降計算結(jié)果為相對于該固定端的相對沉降值，還需測得該固定端的絕對沉降值即可推算系統(tǒng)各監(jiān)測點絕對沉降量。但如遇到地質(zhì)界面、荷載陡變等影響，水平固定測斜儀得到的個別點的沉降量量值和變形趨勢均與實際情況有較大差異，該誤差值將隨著沉降累加計算一直保持在該點的所有絕對沉降量量值中，將使其最終結(jié)果出現(xiàn)失真現(xiàn)象。
[0005]由此可見，上述現(xiàn)有的沉降監(jiān)測裝置在結(jié)構(gòu)、方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。如何能創(chuàng)設(shè)一種測量準確性更高的新的地質(zhì)沉降監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法，成為當前業(yè)界極需改進的目標。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種測量準確性更高的地質(zhì)沉降監(jiān)測裝置，使其可有效地防止因地質(zhì)界面、荷載陡變等因素帶來的個別點陡增降現(xiàn)象，使監(jiān)測結(jié)果更接近真實情況，從而克服現(xiàn)有的沉降監(jiān)測裝置的不足。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種地質(zhì)沉降監(jiān)測裝置，包括兩個固定端、分布式設(shè)置在兩固定端之間的固定測斜儀以及連接附件，所述兩個固定端之間還設(shè)有設(shè)置于地質(zhì)界面或荷載陡變分界處的位移計。
[0008]所述每一地質(zhì)界面或荷載陡變分界處設(shè)置兩個位移計，其兩側(cè)連接附件上分別設(shè)有過渡端，兩個位移計交叉設(shè)置在兩側(cè)過渡端之間。
[0009]所述位移計的一端通過萬向節(jié)與一側(cè)過渡端連接，位移計的另一端通過連接桿和萬向節(jié)與另一側(cè)過渡端連接。
[0010]所述位移計外設(shè)置有位移計保護箱。
[0011]所述兩個固定端中至少一個埋設(shè)基準點，并在基準點周圍設(shè)置有基準點保護管。
[0012]所述連接附件包括連接固定端與固定測斜儀或位移計、相鄰固定測斜儀、固定測斜儀與位移計的連接桿，以及連接桿外帶導(dǎo)槽的保護管。
[0013]此外，本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用上述地質(zhì)沉降監(jiān)測裝置的地質(zhì)沉降監(jiān)測方法，包括以下步驟:
[0014]A.埋設(shè)所述地質(zhì)沉降監(jiān)測裝置；
[0015]B.將所述沉降監(jiān)測裝置以位移計為分界點分段，并以具有基準點的固定端一側(cè)為起始方向，
[0016]B1.計算各段內(nèi)各固定測斜儀監(jiān)測點相對于各段起點的相對沉降量；
[0017]B2.根據(jù)各段間位移計的測量值計算各段起點相對于具有基準點的固定端的相對沉降量；
[0018]B3.結(jié)合BI和B2得到的相對沉降量以及具有基準點的固定端的絕對沉降量計算得出各固定測斜儀監(jiān)測點的絕對沉降量。
[0019]所述方法還包括:整合各段內(nèi)各固定測斜儀監(jiān)測點的絕對沉降量和各段間位移計的測量值，繪制所需監(jiān)測地質(zhì)的實測沉降曲線。
[0020]采用上述的技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點:
[0021]本發(fā)明地質(zhì)沉降監(jiān)測裝置通過將水平固定測斜儀和位移計結(jié)合使用的方式，形成連續(xù)分布式沉降監(jiān)測裝置，并將位移計設(shè)置于地質(zhì)界面或荷載陡變區(qū)域處，既可以有效防止因地質(zhì)界面、荷載陡變等因素所帶來的個別點陡增降現(xiàn)象，使監(jiān)測結(jié)果更接近真實情況，又可以進一步檢驗安裝在位移計臨近范圍內(nèi)的水平固定測斜儀的測量誤差。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0023]圖1是現(xiàn)有的沉降監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明沉降監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是現(xiàn)有的沉降監(jiān)測裝置的現(xiàn)場埋設(shè)示意圖；
[0026]圖4是本發(fā)明沉降監(jiān)測裝置的現(xiàn)場埋設(shè)示意圖；
[0027]圖5是圖3所示裝置得到的計算結(jié)果示意圖；
[0028]圖6是圖4所示裝置得到的計算結(jié)果示意圖。

【具體實施方式】
[0029]本發(fā)明地質(zhì)沉降監(jiān)測裝置是基于水平固定測斜儀和位移計結(jié)合使用的連續(xù)分布式沉降監(jiān)測裝置，將位移計設(shè)置于地質(zhì)界面或荷載陡變區(qū)域處，既可以有效防止因地質(zhì)界面、荷載陡變等因素所帶來的個別點陡增降現(xiàn)象，使監(jiān)測結(jié)果更接近真實情況，又可以進一步檢驗安裝在位移計臨近范圍內(nèi)的水平固定測斜儀的測量誤差。
[0030]參照附圖2所示，本發(fā)明地質(zhì)沉降監(jiān)測裝置包括:兩個固定端1、位于固定端I內(nèi)部的錨固塊2、分布式設(shè)置在兩個固定端I之間的固定測斜儀5和位移計14、分別設(shè)于位移計14兩側(cè)的過渡端11以及連接附件。
[0031]位移計14設(shè)置在地質(zhì)界面或荷載陡變區(qū)域處，且其外設(shè)置有位移計保護箱15。
[0032]為了校正處于地質(zhì)界面處的位移計的測量值，在每一地質(zhì)界面或荷載陡變分界處設(shè)置兩個位移計，兩個位移計交叉設(shè)置在其兩側(cè)過渡端之間，如一個位移計的一端通過萬向節(jié)12與一側(cè)過渡端11的上部連接，另一端通過位移計連接桿13和萬向節(jié)12與另一側(cè)過渡端11的下部連接，而另一個位移計與之交叉安裝。
[0033]另外，至少一側(cè)的固定端I上部設(shè)有深埋基準點9和基準點保護管10。
[0034]連接附件包括連接固定端I與固定測斜儀5或過渡端11、相鄰固定測斜儀5、固定測斜儀5與過渡端11的連接桿7，和位于連接桿7外的帶導(dǎo)槽的保護管3，以及連接連接桿7和保護管3的連接桿接頭4和保護管接頭6。
[0035]附圖3是現(xiàn)有的沉降監(jiān)測裝置的現(xiàn)場埋設(shè)示意圖，在混凝土 20和雜填土 21的地質(zhì)上分布式設(shè)置水平固定測斜儀5及其連接附件?，F(xiàn)有的沉降監(jiān)測裝置是基于不同位置的水平固定測斜儀組成的分布式沉降監(jiān)測系統(tǒng)，其監(jiān)測計算結(jié)果如附圖5所示，a線為現(xiàn)有沉降監(jiān)測裝置測得的沉降量值趨勢線，b為實測的沉降曲線。
[0036]附圖4是本發(fā)明沉降監(jiān)測裝置的現(xiàn)場埋設(shè)示意圖，在混凝土 20和雜填土 21的地質(zhì)界面處設(shè)置位移計14。參照附圖2和4所示，本發(fā)明沉降監(jiān)測裝置的現(xiàn)場安裝埋設(shè)方法如下:
[0037]I)挖安裝該監(jiān)測裝置的埋設(shè)溝槽，截面尺寸以0.5m*0.5m為宜；
[0038]2)根據(jù)起始點、結(jié)尾點、地質(zhì)界面、荷載陡變區(qū)域安裝埋設(shè)固定端1、過渡端11，并安裝埋設(shè)預(yù)埋件(如保護管接頭、萬向節(jié)、保護箱預(yù)埋螺絲等)；
[0039]3)以一側(cè)固定端I為起始點，從該固定端I內(nèi)部的錨固塊2開始安裝固定測斜儀連接桿7，同時從固定端I開始安裝帶導(dǎo)槽的保護管3，逐漸加長連接桿7和保護管3，并按2米間距在保護管3外底部布置固定架16，直至固定測斜儀5的位置；
[0040]4)安裝水平固定測斜儀5的傳感器時，使傳感器的放置位置和方向與所測沉降方向一致，并保證導(dǎo)輪方向整體一致，記錄固定測斜儀5的原始讀數(shù)；
[0041]5)從固定測斜儀5的位置繼續(xù)牽引連接桿7和帶導(dǎo)槽的保護管3，并仍按2米間距在保護管3外底部布置固定架16，直至連接下一段固定測斜儀5或過渡端11 ；
[0042]6)若需連接下一段固定測斜儀5，則重復(fù)步驟4)和5);若需連接過渡端11，則與過渡端11 一側(cè)的預(yù)埋件相連，然后連接位移計14 ；
[0043]7)安裝位移計14，先將位移計14的傳感器與過渡端11上部萬向節(jié)12連接，位移計14傳感器預(yù)拉10%左右后調(diào)整位移計連接桿13的長度與另一過渡端下部萬向節(jié)12連接，同樣兩過渡端的另外兩個萬向節(jié)之間還可連接另一位移計，當位移計安裝完畢后，安裝位移計保護箱15，回填土工織物，記錄位移計14的原始讀數(shù)和兩過渡端預(yù)埋件之間的幾何尺寸；
[0044]8)從另一過渡端預(yù)埋件開始，繼續(xù)牽引固定測斜儀連接桿7和帶導(dǎo)槽的保護管3，重復(fù)步驟3)、4)、5)、6)、7)步驟，直至另一側(cè)固定端1，與該固定端I 一側(cè)的預(yù)埋件相連；
[0045]9)從該固定端I上部預(yù)埋件連接深部基準點9和基準點保護管10，直至達到測量高程。
[0046]本發(fā)明地質(zhì)沉降監(jiān)測方法為:
[0047]I)采用上述安裝埋設(shè)方法埋設(shè)地質(zhì)沉降監(jiān)測裝置；
[0048]2)將上述沉降監(jiān)測裝置以位移計為分界點分段，記錄并計算各段內(nèi)各固定測斜儀監(jiān)測點的絕對沉降量，并記錄段間位移計的測量值；
[0049]計算各段內(nèi)各固定測斜儀監(jiān)測點的絕對沉降量方法是:以具有基準點的固定端一側(cè)為起始方向，先計算各段內(nèi)固定測斜儀監(jiān)測點相對于各段起點的相對沉降量，再通過各段間位移計的測量值計算各段起點相對于具有基準點的固定端的相對沉降值，最后通過測得該固定端的絕對沉降值推算各段內(nèi)各監(jiān)測點的絕對沉降量；
[0050]3)最后，整合各段內(nèi)各固定測斜儀監(jiān)測點的絕對沉降量和各段間位移計的測量值，繪制該監(jiān)測地質(zhì)的實測沉降曲線。
[0051]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)上述監(jiān)測方法和現(xiàn)場需要，分別了解個別監(jiān)測點的相對沉降值和絕對沉降值。
[0052]根據(jù)上述監(jiān)測方法，附圖4中沉降監(jiān)測裝置測得的計算結(jié)果如附圖6所示，a線為本發(fā)明沉降監(jiān)測裝置測得的沉降量值趨勢線，b為實測的沉降曲線，c為位移計量程趨勢線。
[0053]從附圖5和6的結(jié)果表明:現(xiàn)有的基于水平固定測斜儀的沉降監(jiān)測系統(tǒng)在地質(zhì)界面附近存在測量值放大現(xiàn)象，而本發(fā)明基于水平固定測斜儀和位移計的沉降監(jiān)測系統(tǒng)由于結(jié)合了地質(zhì)界面或荷載陡變處位移計的測得值更符合實際情況。
[0054]隨著國家大型工程的興建，本發(fā)明基于固定測斜儀和位移計的連續(xù)分布式沉降監(jiān)測裝置可廣泛地應(yīng)用于水利水電、公路、鐵路、機場等領(lǐng)域，如高土石壩、寬大路基、站場地基等方面，也可應(yīng)用于均勻或不均勻的壩基(壩體)、路基(地基)等的沉降監(jiān)測和穩(wěn)定性分析。本發(fā)明能有效避免現(xiàn)有監(jiān)測裝置可能出現(xiàn)的個別點異常情況，更真實、更準確地反映現(xiàn)場實際情況，為校核設(shè)計、指導(dǎo)施工提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。
[0055]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種地質(zhì)沉降監(jiān)測裝置，包括兩個固定端、分布式設(shè)置在兩固定端之間的固定測斜儀以及連接附件，其特征在于，所述兩個固定端之間還設(shè)有設(shè)置于地質(zhì)界面或荷載陡變分界處的位移計。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地質(zhì)沉降監(jiān)測裝置，其特征在于，所述每一地質(zhì)界面或荷載陡變分界處設(shè)置兩個位移計，其兩側(cè)連接附件上分別設(shè)有過渡端，兩個位移計交叉設(shè)置在兩側(cè)過渡端之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地質(zhì)沉降監(jiān)測裝置，其特征在于，所述位移計的一端通過萬向節(jié)與一側(cè)過渡端連接，位移計的另一端通過連接桿和萬向節(jié)與另一側(cè)過渡端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地質(zhì)沉降監(jiān)測裝置，其特征在于，所述位移計外設(shè)置有位移計保護箱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地質(zhì)沉降監(jiān)測裝置，其特征在于，所述兩個固定端中至少一個埋設(shè)基準點，并在基準點周圍設(shè)置有基準點保護管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地質(zhì)沉降監(jiān)測裝置，其特征在于，所述連接附件包括連接固定端與固定測斜儀或位移計、相鄰固定測斜儀、固定測斜儀與位移計的連接桿，以及連接桿外帶導(dǎo)槽的保護管。
7.一種應(yīng)用權(quán)利要求1-6中任一項所述裝置的地質(zhì)沉降監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟: A.埋設(shè)所述地質(zhì)沉降監(jiān)測裝置； B.將所述沉降監(jiān)測裝置以位移計為分界點分段，并以具有基準點的固定端一側(cè)為起始方向， B1.計算各段內(nèi)各固定測斜儀監(jiān)測點相對于各段起點的相對沉降量； B2.根據(jù)各段間位移計的測量值計算各段起點相對于具有基準點的固定端的相對沉降量; B3.結(jié)合BI和B2得到的相對沉降量以及具有基準點的固定端的絕對沉降量計算得出各固定測斜儀監(jiān)測點的絕對沉降量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的地質(zhì)沉降監(jiān)測方法，其特征在于，所述方法還包括:整合各段內(nèi)各固定測斜儀監(jiān)測點的絕對沉降量和各段間位移計的測量值，繪制所需監(jiān)測地質(zhì)的實測沉降曲線。
【文檔編號】G01C5/00GK104316029SQ201410645997
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】汪小剛, 姜龍, 孫建會, 賀虎, 朱趙輝, 王萬順, 熊成林, 武學(xué)毅, 田振華 申請人:中國水利水電科學(xué)研究院, 北京中水科工程總公司