鐵路沉降監測系統及在線監測方法
2023-05-13 09:18:56 1
鐵路沉降監測系統及在線監測方法
【專利摘要】本發明提供一種鐵路沉降監測系統及在線監測方法，所述監測系統包括數據採集站、基準靜力水準儀、監測靜力水準儀，數據採集站、基準靜力水準儀和監測靜力水準儀上均設有電纜接頭，基準靜力水準儀和監測靜力水準儀上的電纜接頭串聯後通過電纜與所述數據採集站連接；基準靜力水準儀和監測靜力水準儀上均設有通氣管接頭和液體管接頭，基準靜力水準儀和監測靜力水準儀上的通氣管接頭通過氣體管串聯，基準靜力水準儀和監測靜力水準儀上的液體管接頭通過液體管串聯。本發明基於電感調頻原理和智能化監測方法，實現對鐵路路基、橋涵、隧道和過渡段發生沉降情況的自動化監測，有效地排除人工幹預因素，提高測量精度，並減少人工勞動強度。
【專利說明】鐵路沉降監測系統及在線監測方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於鐵路、公路路基等基礎工程監測領域，具體涉及一種鐵路沉降監測系統及在線監測方法。
【背景技術】
[0002]地面沉降又稱為地面下沉或地陷，在《地質災害防治條例》中，它被定義為「緩變性地質災害」，是在自然和人類工程經濟活動影響下，由於地下鬆散地層固結壓縮，導致地殼表面標高降低的一種局部的下降運動(或工程地質現象)。鐵路、公路路基表面，特別是路橋過渡段等在施工過程及施工完成之後，會因為載荷、施工質量、區域沉降(地下水開採、周邊施工等)引起路基、橋涵、隧道和過渡段的沉降。目前，在鐵路施工階段和工後一段時間內進行沉降觀測的方法主要採用監測樁、沉降水杯測量、沉降板、磁環沉降儀、水壓式剖面沉降儀或水平測斜儀。這些方法都是基於人工測量來實現的，具有以下缺點:
[0003](I)測量精度較低:需定期對測量設備進行校核、標定；測量精度受技術人員素質、專業技術水平影響較大；
[0004](2)受天氣因素影響較大:人工測量受天氣因素影響較大，對能見度、溫度、溼度等氣候條件要求較高；
[0005](3)需要人工參與，人工記錄數據，並將數據錄入資料庫中，不能實現全天候無人值守測量；
[0006](4)在鐵路運行期間，上述基於人工的沉降觀測方法，其連續性、精確性和實時性難以保證。
【發明內容】
[0007]本發明是為解決上述技術問題，提供一種鐵路沉降監測系統及在線監測方法，實現對鐵路路基、橋涵、隧道和過渡段發生沉降情況的自動化監測，有效地排除人工幹預因素，提高測量精度，並減少人工勞動強度。
[0008]為解決上述技術問題，本發明的實施例提供一種鐵路沉降監測系統，包括數據採集站、一個設立於基準點的基準靜力水準儀、以及至少一個設立於監測點的監測靜力水準儀，所述數據採集站、基準靜力水準儀和監測靜力水準儀上均設有電纜接頭，所述基準靜力水準儀和監測靜力水準儀上的電纜接頭串聯後通過電纜與所述數據採集站連接；
[0009]所述基準靜力水準儀和監測靜力水準儀上均設有通氣管接頭和液體管接頭，所述基準靜力水準儀和監測靜力水準儀上的通氣管接頭通過氣體管串聯，所述基準靜力水準儀和監測靜力水準儀上的液體管接頭通過液體管串聯。
[0010]優選的，所述基準靜力水準儀和監測靜力水準儀均選用電感式智能靜力水準儀。
[0011]其中，所述基準靜力水準儀和監測靜力水準儀的結構相同，包括金屬保護罩、通過保護罩固定螺栓組件固定連接於所述金屬保護罩下方的靜力水準儀安裝底座、罩設於金屬保護罩內的水準盒和靜力水準儀底座，所述水準盒和靜力水準儀底座圍設成的容腔內灌裝有防凍液；
[0012]所述水準盒的外側上方自上而下設有所述電纜接頭、智能化組件和電感調頻傳感器；
[0013]所述水準盒的上端設有所述通氣管接頭，下端設有所述液體管接頭；
[0014]所述水準盒的內側上部設有與所述電感調頻傳感器連接的浮筒支撐杆，所述浮筒支撐杆的下端連接有浮筒；
[0015]所述靜力水準儀底座通過調高螺杆組件與所述靜力水準儀安裝底座固定連接；
[0016]所述靜力水準儀安裝底座上設有固定螺栓組件。
[0017]其中，所述數據採集站內設有遠程通信模塊，可集中監控所有監測點的沉降值。
[0018]本發明還提供一種利用上述的鐵路沉降監測系統的在線監測方法，包括如下步驟:
[0019](I)安裝基準靜力水準儀:選擇不受沉降影響的鐵路路基、橋涵、隧道、過渡段作為基準點，將基準靜力水準儀固定安裝在該基準點上；
[0020](2)安裝監測靜力水準儀:在易發生沉降的鐵路路基、橋涵、隧道、過渡段上安裝監測靜力水準儀；
[0021](3)設置數據採集站:按照系統內部協議進行數據採集站的設置；
[0022](4)建立監測系統:將基準靜力水準儀和監測靜力水準儀上的電纜接頭串聯後通過電纜與所述數據採集站連接，將基準靜力水準儀和監測靜力水準儀上的通氣管接頭通過氣體管串聯，將基準靜力水準儀和監測靜力水準儀上的液體管接頭通過液體管串聯，建成監測系統；
[0023](5)灌裝液體:向基準靜力水準儀和監測靜力水準儀內灌入液體，直至液體充滿整條液體管線；
[0024](6)數據採集:通過數據採集站採集各基準靜力水準儀和監測靜力水準儀的初始液位值和沉降後的液位值；
[0025](7)利用下述各式計算監測點的沉降值:
[0026]Σ?: Hii XSi = Vfi, Hi2 X S1 式⑴；
[0027]H11-(H12-X1) = H21- (H22-X2).......Hnl- (Hn2-Xn)式(2)；
[0028]式(2)中，以第I個靜力水準儀為基準靜力水準儀，則第i個監測靜力水準儀的沉降值為:
[0029]Xi = [H11- (H12-X1) ] - (Hil-Hi2), i = 2 ~η 式⑶；
[0030]上述各式中，Hil為第i個靜力水準儀的原始液位；Hi2為第i個靜力水準儀的變化後的液位；Si為第i個靜力水準儀的水準盒的橫截面積；Xi為第i個靜力水準儀的沉降值。
[0031]其中，所述步驟(5)中，基準靜力水準儀和監測靜力水準儀中的液面高度處於量程的3/10~7/10位置，優選中間位置即量程的1/2位置處。此步驟中液面的初始位置由儀器精確測出。
[0032]優選的，所述步驟(7)中各個靜力水準儀的水準盒的橫截面積相等，則由式⑴可推得:
【權利要求】
1.一種鐵路沉降監測系統，其特徵在於，包括數據採集站、一個設立於基準點的基準靜力水準儀、以及至少一個設立於監測點的監測靜力水準儀，所述數據採集站、基準靜力水準儀和監測靜力水準儀上均設有電纜接頭，所述基準靜力水準儀和監測靜力水準儀上的電纜接頭串聯後通過電纜與所述數據採集站連接； 所述基準靜力水準儀和監測靜力水準儀上均設有通氣管接頭和液體管接頭，所述基準靜力水準儀和監測靜力水準儀上的通氣管接頭通過氣體管串聯，所述基準靜力水準儀和監測靜力水準儀上的液體管接頭通過液體管串聯。
2.根據權利要求1所述的鐵路沉降監測系統，其特徵在於，所述基準靜力水準儀和監測靜力水準儀均選用電感式智能靜力水準儀。
3.根據權利要求1或2所述的鐵路沉降監測系統，其特徵在於，所述基準靜力水準儀和監測靜力水準儀的結構相同， 包括金屬保護罩、通過保護罩固定螺栓組件固定連接於所述金屬保護罩下方的靜力水準儀安裝底座、罩設於金屬保護罩內的水準盒和靜力水準儀底座，所述水準盒和靜力水準儀底座圍設成的容腔內灌裝有防凍液； 所述水準盒的外側上方自上而下設有所述電纜接頭、智能化組件和電感調頻傳感器； 所述水準盒的上端設有所述通氣管接頭，下端設有所述液體管接頭； 所述水準盒的內側上部設有與所述電感調頻傳感器連接的浮筒支撐杆，所述浮筒支撐杆的下端連接有浮筒； 所述靜力水準儀底座通過調高螺杆組件與所述靜力水準儀安裝底座固定連接； 所述靜力水準儀安裝底座上設有固定螺栓組件。
4.根據權利要求1所述的鐵路沉降監測系統，其特徵在於，所述數據採集站內設有遠程通信模塊。
5.一種利用如權利要求1~4中任一項所述的鐵路沉降監測系統的在線監測方法，其特徵在於，包括如下步驟: (1)安裝基準靜力水準儀:選擇不受沉降影響的鐵路路基、橋涵、隧道、過渡段作為基準點，將基準靜力水準儀固定安裝在該基準點上； (2)安裝監測靜力水準儀:在易發生沉降的鐵路路基、橋涵、隧道、過渡段上安裝監測靜力水準儀； (3)設置數據採集站:按照系統內部協議進行數據採集站的設置； (4)建立監測系統:將基準靜力水準儀和監測靜力水準儀上的電纜接頭串聯後通過電纜與所述數據採集站連接，將基準靜力水準儀和監測靜力水準儀上的通氣管接頭通過氣體管串聯，將基準靜力水準儀和監測靜力水準儀上的液體管接頭通過液體管串聯，建成監測系統； (5)灌裝液體:向基準靜力水準儀和監測靜力水準儀內灌入液體，直至液體充滿整條液體管線； (6)數據採集:通過數據採集站採集各基準靜力水準儀和監測靜力水準儀的初始液位值和沉降後的液位值； (7)利用下述各式計算監測點的沉降值:
6.根據權利要求5所述的在線監測方法，其特徵在於，所述步驟(5)中，基準靜力水準儀和監測靜力水準儀中的液面高度處於量程的3/10~7/10位置。
7.根據權利要求5所述的在線監測方法，其特徵在於，所述步驟(7)中各個靜力水準儀的水準盒的橫截面積相等，則由式(I)可推得:
8.根據權利要求5所述的在線監測方法，其特徵在於，所述步驟(7)中以第I個靜力水準儀為基準靜力水準儀，且其沉降值為0，則由式(2)可推得:
Xi = (H11-H12)-(Hil-Hi2)，i = 2 ~η。
9.根據權利要求5所述的在線監測方法，其特徵在於，還包括步驟(3)之後的設置轉點，用於連接2個不同液面的子監測系統，轉點處包括2個靜力水準儀，分別按照對應的子監測系統進行布置。
【文檔編號】G01C5/04GK104019795SQ201410280274
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月20日 優先權日:2014年6月20日
【發明者】劉 東, 何道剛 申請人:盈亨科技(上海)有限公司