沉降杯監測系統及其測量方法與流程
2023-06-29 18:56:31 4
本發明涉及路基沉降量監測技術領域，尤其涉及一種沉降杯監測系統及其測量方法。
背景技術：
現有沉降測量方法一般有水準測量，是通過用水準設備測量埋設在路基填土中的沉降板或者沉降標的標高而得到沉降量。此種方法的主要問題有：一是因儀器誤差、測量操作誤差、天氣變化、施工環境影響等因素，導致測量誤差較大；二是填土施工對測杆的影響甚至破壞，對測量精度影響較大，甚至導致測量中斷。
技術實現要素：
本發明的目的是克服上述現有技術的不足，提供一種沉降杯監測系統及其測量方法。
本發明是通過以下技術方案來實現的：一種沉降杯監測系統，設置在路基填土中，用於監測路基的沉降量，包括測量沉降杯、基準沉降杯、基座以及相連接的水管；所述測量沉降杯埋設在所述路基填土中，所述基座設置在路基填土旁，所述基準沉降杯設置在基座上；每種沉降杯由水箱、水壓計、入水口、排氣口組成，所述入水口位於水箱的下部，所述排氣口位於水箱的頂部，排氣口設置有封口螺絲和設置在排氣口與封口螺絲之間的第一密封圈；所述水壓計固定在水箱的內側壁上並通過導線與電源連接，所述水箱的上部設置有供所述導線穿過的接線孔，導線四周與接線孔之間的縫隙設置有第二密封圈；所述測量沉降杯至少設有一個，測量沉降杯的入水口通過水管與所述基準沉降杯的入水口連通。
水壓計的設置，可方便讀取基準沉降杯與測量沉降杯在任意時刻的水壓力值，從而得到兩者之間的壓力差和高差；第一密封圈和第二密封圈的設置，避免系統內水向外溢出，保證兩種沉降杯之間是由同一流體(水)連通的，從而兩者水壓計讀取的壓力值之差可以準確反映兩者的高差。
所述水箱由底板、圓筒和頂蓋組成；所述圓筒焊接在所述底板上，所述頂蓋固定在圓筒的頂部且在連接處設置有第三密封圈；所述排氣口開設在所述頂蓋上。
所述底板、圓筒、頂蓋均由鋼材製成，且其內外表面均塗有防鏽漆。鋼材製成且表面塗有防鏽漆的水箱，其結構穩固且耐用，使用壽命長。
一種沉降杯監測系統的測量方法，包括如下步驟：
步驟一：將作為測點和基準點的位置整平；
步驟二：把測量沉降杯埋設在位於路堤範圍內的測點位置，把基準沉降杯埋設在路堤以外的基準點位置，並通過水管把測量沉降杯的入水口與基準沉降杯的入水口連接起來；
步驟三：給沉降杯灌水，直至水從排氣口湧出時，用封口螺絲及第一密封圈密封排氣口；
步驟四：檢查系統的密封性，保證沉降杯監測系統處於密封狀態，將各沉降杯的導線埋設在路基填土中；
步驟五：測讀初始讀數：基準沉降杯的標高和壓力值分別為Hd0和Pd0，第j個測量沉降杯的初始壓力值為Pj0；
步驟六：計算第j個測量沉降杯的初始標高：
其中γw為水的容重；
步驟七：測量第1次，基準沉降杯的標高和壓力值分別為Hd1和Pd1，第j個測量沉降杯的壓力值為Pj1；計算第1次測量時，第j個測量沉降杯的沉降：
此時刻，標高為：
此時刻，沉降量為：其中γw為水的容重；
步驟八：測量第i次，基準沉降杯的標高和壓力值分別為Hdi和Pdi，第j個測量沉降杯的壓力值為Pji；計算第i次測量時，第j個測量沉降杯的沉降：
此時刻，標高為：
此時刻，沉降量為：其中γw為水的容重。
本發明的優點是：本系統測量各沉降杯的標高、以及其中水壓計的壓力值即可計算獲得沉降量，測讀方便，測量精度高，而且不受填土施工的影響。
附圖說明
圖1為本發明實施例的結構示意圖；
圖2為本發明實施例沉降杯的結構示意圖。
圖中附圖標記含義：1、測量沉降杯；2、基準沉降杯；3、路基填土；4、水壓計；5、入水口；6、排氣口；7、封口螺絲；8、第一密封圈；9、第二密封圈；10、底板；11、圓筒；12、頂蓋；13、第三密封圈；14、基座；15、導線。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式對本發明的內容做進一步詳細說明。
實施例
參閱圖1及圖2，為一種沉降杯監測系統，設置在路基填土3中，用於監測路基的沉降量，包括測量沉降杯1、基準沉降杯2、基座14以及相連接的水管；測量沉降杯1埋設在路基填土3中，基座14設置在路基填土3旁，基準沉降杯2設置在基座14上；每種沉降杯由水箱、水壓計4、入水口5、排氣口6組成，入水口5位於水箱的下部，排氣口6位於水箱的頂部，排氣口6設置有封口螺絲7和設置在排氣口6與封口螺絲7之間的第一密封圈8；水壓計4固定在水箱的內側壁上並通過導線15與電源連接，水箱的上部設置有供導線15穿過的接線孔，導線15四周與接線孔之間的縫隙設置有第二密封圈9；測量沉降杯1至少設有一個，測量沉降杯1的入水口5通過水管與基準沉降杯2的入水口5連通。
水壓計4的設置，可方便讀取基準沉降杯2與測量沉降杯1在任意時刻的水壓力值，從而得到兩者之間的壓力差和高差；第一密封圈8和第二密封圈9的設置，避免系統內水向外溢出，保證兩種沉降杯之間是由同一流體(水)連通的，從而兩者水壓計讀取的壓力值之差可以準確反映兩者的高差。
水箱由底板10、圓筒11和頂蓋12組成；圓筒11焊接在底板10上，頂蓋12固定在圓筒11的頂部且在連接處設置有第三密封圈13；排氣口6開設在頂蓋12上。
底板10、圓筒11、頂蓋12均由鋼材製成，且其內外表面均塗有防鏽漆。鋼材製成且表面塗有防鏽漆的水箱，其結構穩固且耐用，使用壽命長。
標高表示建築物各部分的高度，是建築物某一部位相對於基準面(標高的零點)的豎向高度，是豎向定位的依據。本實施例中的「標高」為絕對標高，是以一個國家或地區統一規定的基準面作為零點的標高，我國規定青島附近黃海夏季的平均海平面作為標高的零點，所計算的標高為絕對標高。
電測沉降杯系統測量沉降的原理：將基準沉降杯2和一個或多個測量沉降杯1用導管連通起來，並充滿水後密封起來；測量各沉降杯中水壓計4的壓力值，以及基準沉降杯2的標高，即得到測量沉降杯1的標高；得到不同時間的測量沉降杯1標高，即可得到其沉降量。
沉降杯的安裝：
1)根據圖紙尺寸，分別加工底板10、圓筒11和頂蓋12，其中圓筒11的下方鑽小孔、並焊接一節水管，圓筒11上方開小孔；
2)將圓筒11焊接在底板10上；
3)將水壓計4用膠水固定在圓筒11內側，電纜(即導線15)從圓筒11上方小孔伸出，並密封；
4)將頂蓋12固定在圓筒11上，單個沉降杯組裝完成。
一種沉降杯監測系統的測量方法，包括如下步驟：
步驟一：將作為測點和基準點的位置整平；
步驟二：把測量沉降杯1埋設在位於路堤範圍內的測點位置，把基準沉降杯2埋設在路堤以外的基準點位置，並通過水管把測量沉降杯1的入水口5與基準沉降杯2的入水口5連接起來；
步驟三：給沉降杯灌水，直至水從排氣口6湧出時，用封口螺絲7及第一密封圈8密封排氣口6；
步驟四：檢查系統的密封性，保證沉降杯監測系統處於密封狀態，將各沉降杯的導線15埋設在路基填土3中；
步驟五：測讀初始讀數：基準沉降杯2的標高和壓力值分別為Hd0和Pd0，第j個測量沉降杯1的初始壓力值為Pj0；
步驟六：計算第j個測量沉降杯1的初始標高：
其中γw為水的容重；
步驟七：測量第1次，基準沉降杯2的標高和壓力值分別為Hd1和Pd1，第j個測量沉降杯1的壓力值為Pj1；計算第1次測量時，第j個測量沉降杯1的沉降：
此時刻，標高為：
此時刻，沉降量為：其中γw為水的容重；
步驟八：測量第i次，基準沉降杯2的標高和壓力值分別為Hdi和Pdi，第j個測量沉降杯1的壓力值為Pji；計算第i次測量時，第j個測量沉降杯1的沉降：
此時刻，標高為：
此時刻，沉降量為：其中γw為水的容重。
上列詳細說明是針對本發明可行實施例的具體說明，該實施例並非用以限制本發明的專利範圍，凡未脫離本發明所為的等效實施或變更，均應包含於本案的專利範圍中。