专利名称：一种地基深层沉降监测方法
技术领域：
本发明涉及一种地基沉降的监测方法，特别是公开一种地基深层沉降监测方法， 属于土木工程领域。
背景技术：
在地面上进行施工，如建筑物、高速公路、大坝等均会引起地基沉降。以往的地基沉降测试方法大致分为两类，一类是垂直钻孔预埋管式测量，具有结构简单、成本低廉的优点，但其精度较低，且在施工过程中沉降监测管易损坏导致无法测量。另一类是横剖面埋管式，测量倾角的方法间接测量，具有精度较高的优点，但其同样易在施工过程中埋管变形损坏导致无法测量。
发明内容
本发明的目的解决现有技术的缺陷，采用压差检测原理和液位静压检测的方法， 设计一种可靠的，不影响施工的埋入式检测方法，并保证测量精度。本发明是这样实现的一种地基深层沉降监测方法，其特征在于采用液位静压监测方法，所述的液位静压监测方法采用一个安装有压力传感器及二次仪表的容器，固定在不受地基沉降影响的地面上作为测压基准容器，且其中的压力传感器的感压面的高度高于任何一个埋入式沉降仪的高度，通过管线与埋入被测地基上的至少一个埋入式沉降仪相连，最后一个埋入式沉降仪的出水口连接一条带有阀门的管线，延伸至施工作业面以外；所述的埋入式沉降仪由壳体、三通、压力传感器、二次仪表电路及串行总线电路构成，压力传感器连接在三通的一个接口，三通的另外两个接口可以通过液体管道与地面上的基准容器及其它埋入式沉降仪的液体相连，埋入式沉降仪可以通过电气串行总线与其它埋入式沉降仪及地面测控系统电气相连；所述的埋入式沉降仪通过液体管线和电气串行总线串联在一起，在地基施工前，浅埋入地下，并通过液体管线和电气串行总线与地面上的基准容器和测控系统相连；所述的基准容器内灌入液体，直到液体充满整条液体管线，在带有阀门的管线上有液体流出为止，将阀门闭锁，之后继续往容器内灌入液体，直到液面达到容器容积的 50% 80%为止。所述的测控系统读出每一个压力传感器的压力值Λ.，通过压力高程换算公式，计算出每一个压力传感器感压面相对于液面的高度值hi。压力高程换算可以通过下述公式完成 P= pgh ，
其中^为压力值，ρ为液体的密度，g为重力加速度，力为基准容器液面至压力传感器感压面的高度。所述的测控系统将基准容器上的压力传感器换算出的高度值之与各个沉降仪中压力传感器换算出的高度值九.相减，得到」九.，作为地基沉降前各沉降仪的基准高度值记录在测控系统中。即有Akl = U^-H1, Kk2 =A0-A2 ,---Akj = Un -Ai ，
其中i为沉降仪的编号。所述的每一个埋入式沉降仪由于其中的压力传感器与基准容器的液面发生变化， 产生一个与地基施工前被记录的不同的压力值Λ).，测控系统记录这些值并换算即可得到各沉降仪此时与安装在不受地基沉降影响的基准容器的液面高度值九7。同时测得基准容器上的压力传感器的压力值A7.，并换算出其与基准容器液面的高度值力…所述的测控系统将与各个九7相减，得到」hip作为地基沉降后第j次检测时， 沉降仪的高度值。即有
y= hrhV， M2/= A0j-A2j.,-Mk0J-k^ ，
其中d为沉降仪的个数。所述的测控系统之后分别将计算出的各个」hu与地基沉降前测得的各个」hi相减，即可得到第J'次检测时，沉降仪的沉降值。即有
Sy= Ahl - AklJ S2J= tikAh2J ,'"Si^'= Ahi- Ahi^ ，
其中..Sij为第i个沉降仪第j次检测时，地基相对于施工前的沉降值。本发明的有益效果是本发明地基深层沉降监测方法采用一个不受沉降影响的压力传感器的压力值作为基准，与其它埋入式沉降仪中的压力传感器受沉降影响而变化的压力值相比较得到沉降值。由于采用同一液体管道，故不受外界大气压变化的影响，而且由于采用压力换算测量方法，故受温度变化的影响也减少了许多，这些优点是采用其它监测方法所没有的。本发明地基深层沉降监测方法的最大优点是不影响施工，可以大大提高施工效率，并且不会被施工作业损坏导致测量点报废。通过在测控系统中安装的远传�？椋箍梢约屑嗫厮羰┕で蛩凶饕导嗖獾愕某两抵�。
图1是本发明方法的液位静压监测方法原理图。图2是本发明液位静压监测系统在地基施工前的安装示意图。图3是图2的A部放大图。图4是液位静压监测系统在地基施工后发生沉降状态示意图。图中1、二次仪表电路板；2、压力传感器；3、基准面；4、液体；5、基准容器；6、液体管线；7、串行总线；8、测控系统；9、埋入式沉降仪；10、阀门；11、进水口； 12、出气口； 13、出水口； 14、地基；15、土石方工程；16、沉降基准板；17、进出水接口； 18、三通；19、壳体；20、密封电缆接口。
具体实施例方式根据附图1、2、3和4，本发明一种地基深层沉降监测方法，其采用液位静压监测方法。液位静压监测方法是采用一个安装有压力传感器2及二次仪表的容器，固定在不受地基沉降影响的地面(即基准面3)上作为测压基准容器5，且其中的压力传感器的感压面的高度高于任何一个埋入式沉降仪9的高度，通过管线与埋入被测地基上的至少一个埋入式沉降仪9相连，最后一个埋入式沉降仪9的出水口 13连接一条带有阀门10的管线，延伸至施工作业面以外。埋入式沉降仪9由壳体19、三通18、压力传感器2、二次仪表电路板1及串行总线电路构成，压力传感器2连接在三通18的一个接口，三通18的另外两个接口可以通过液体管道与地面上的基准容器5及其它埋入式沉降仪9的液体4相连，埋入式沉降仪9可以通过串行总线7与其它埋入式沉降仪及地面测控系统8电气相连。埋入式沉降仪9通过液体管线6和串行总线7串联在一起，在地基施工前，浅埋入地下，并通过液体管线6和串行总线7与地面上的基准容器5和测控系统8相连。基准容器5内灌入液体4，直到液体4充满整条液体管线6，在带有阀门10的管线上有液体流出为止，将阀门10闭锁，之后继续往基准容器5内灌入液体4，直到液面达到容器容积的50% 80%为止。根据附图2、3和4、本发明方法液位静压监测方法采用了三个埋入式沉降仪在地基施工前进行安装。在基准容器5上有进水口 11、出气口 12、出水口 13，其底部安装有压力传感器2及与之配套的二次仪表电路板1，二次仪表电路板1通过串行总线7与测控系统8和各埋入式沉降仪相连。其中的压力传感器2可以感知液体4的压力，并转换为电量传给二次仪表电路板1，通过二次仪表电路板1的数字化处理，转变为数字信号传给测控系统8。埋入式沉降仪由密封式壳体19、沉降基准板16、三通18、进出水接口 17、压力传感器2、二次仪表电路板1、串行总线7和密封电缆接口 20构成。压力传感器2的感压面可以通过三通18感知由基准容器5注入的液体4的压力，并转换为电量，经二次仪表电路板1 的数字化处理，变为串行信号，通过串行总线7传给测控系统8。本发明采用液位静压监测方法实施方案如下
在不受施工沉降影响的基准面3上，安置基准容器5，其安装高度高于任一埋入式沉降仪。在地基14施工前，用液体管道6将容器5与所有沉降监测仪9互联，用串行总线将测控系统8与所有沉降监测仪9相连。之后，在地基上浅埋沉降监测仪9，并通过进水口 11向容器5注入液体4 (可以是水、防冻液等)，直到阀门10溢出，以此挤出管道6内的所有气体。 此时，关闭阀门，继续注入液体，直到超出基准容器5容量的50% 80%为止。由于各个沉降监测仪9中的压力传感器2感知的液位与容器中的压力传感器2感知的液位之间有压力差并转换为电量，由测控系统8通过二次仪表电路1、串行总线7接收并记录下这些值，作为地基14上施工(例如堆积的土石方工程15等)前的基准值。根据压力高度换算公式 P=PgH ,
可以得知每一个压力传感器在地基14施工前所感应的据液面高度的值为
K = PqKpgh h=piKpe), h = p2KpgX h = PiKpg)。其中 0为基准容器5上的压力传感器2的感压面与液体4的液面高度差·’Ρ0为其感知的压力值，九.为第i个压力传感器(i=l，2，3)的感压面与液体4的液面高度差-,Pi为第i个压力传感器感知的压力值。此时，基准容器5上的压力传感器与各沉降仪中的压力传感器之间的位置差为AA1=A0-A1, M2=A0-A2, Ah3=M0-k j ，
测控系统8保存这些差值，作为地基施工前的沉降基准值。之后开始土石方工程15施工作业，在施工的过程中及其后的若干年内，沉降监测仪9将随着地基的沉降而沉降。其与地面上的基准容器5的位置差将会随之改变，相应，沉降仪中的压力传感器2的感压面与地面上的基准容器5中的液体4的液面之间的高度差将随着改变，而基准容器5下面的压力传感器与液面的高度差则保持不变。将感知这些变化量并转换为电量，测控系统8在记录再这些差值，与沉降前的值比较，通过压力一深度换算即可得出地基沉降值。用公式表述地基沉降开始后沉降仪中压力一高度变化值如下 為 W~ J^Qj1- /、^， tkPt ^Qj ""為 y，么為 ^ Q i~ ^ ，^ 0 ‘* _ 為 3J，
其中:h0J为第j·次监测时，基准容器5上的压力传感器2的感压面与液体4的液面高度差-,P0j为其感知的压力值，九7为第i个压力传感器(i=l，2，3)的感压面与液体4的液面
尚度差ο所述的测控系统之后分别将计算出的各个Ahij (i=l, 2，3)与地基沉降前测得的各个.相减，即可得到第^/次检测时，沉降仪的沉降值。即有
Slj^Ah1-Aklj, S2^M2-Aky, S3^Ah3-Aky ，
其中..Sij为第i个沉降仪第j次检测时，地基相对于施工前的沉降值。出气口 12使得容器内外的大气压力保持一致，以免在温度变化时，由于液体膨胀导致容器内气压发生变化而影响液体压力测量。
权利要求
1. 一种地基深层沉降监测方法，其特征在于采用液位静压监测方法，所述的液位静压监测方法采用一个安装有压力传感器及二次仪表的容器，固定在不受地基沉降影响的地面上作为测压基准容器，且其中的压力传感器的感压面的高度高于任何一个埋入式沉降仪的高度，通过管线与埋入被测地基上的至少一个埋入式沉降仪相连，最后一个埋入式沉降仪的出水口连接一条带有阀门的管线，延伸至施工作业面以外；所述的埋入式沉降仪由壳体、三通、压力传感器、二次仪表电路及串行总线电路构成，压力传感器连接在三通的一个接口，三通的另外两个接口通过液体管道与地面上的基准容器及其它埋入式沉降仪的液体相连，埋入式沉降仪通过电气串行总线与其它埋入式沉降仪及地面测控系统电气相连；所述的埋入式沉降仪通过液体管线和电气串行总线串联在一起，在地基施工前，浅埋入地下，并通过液体管线和电气串行总线与地面上的基准容器和测控系统相连； 所述的基准容器内灌入液体，直到液体充满整条液体管线，在带有阀门的管线上有液体流出为止，将阀门闭锁，之后继续往容器内灌入液体，直到液面达到容器容积的509Γ80% 为止；所述的测控系统在此时读出每一个压力传感器的压力值，并用地面基准容器的压力传感器并行记录；所述的每一个埋入式沉降仪在地基施工过程中及其后的若干年期间内，会随着地基的沉降产生沉降，此时其中的压力传感器会产生一个与地基施工前被记录的不同的压力值，测控系统记录这些值并与施工前被记录的压力值比较，经过换算即可得出各个检测点的地基沉降值，再经曲线拟合，得到地基剖面沉降轮廓，计算公式为SiJ= ^-^ij , Sij为第i个埋入式沉降仪第j次检测时，地基相对于施工前的沉降值，h为基准容器的液面至压力传感器感压面的高度，将基准容器上的压力传感器换算出的高度值与各个埋入式沉降仪中压力传感器测量后换算出的高度值相减，得到」h。
全文摘要
本发明为一种地基深层沉降监测方法，其特征在于采用液位静压监测方法，所述的液位静压监测方法采用一个安装有压力传感器及二次仪表的容器，固定在不受地基沉降影响的地面上作为测压基准容器，且其中的压力传感器的感压面的高度高于任何一个埋入式沉降仪的高度；所述的埋入式沉降仪由壳体、三通、压力传感器、二次仪表电路及串行总线电路构成，埋入式沉降仪通过电气串行总线与其它埋入式沉降仪及地面测控系统电气相连，测控系统记录各个检测点的压力值，经过换算即可得出地基沉降值，再经曲线拟合，得到地基剖面沉降轮廓。
文档编号G01C5/04GK102288157SQ201110219540
公开日2011年12月21日 申请日期2011年8月2日 优先权日2011年8月2日
发明者姚鸿梁, 宋爽, 方红发, 钟小滨 申请人:上海同禾土木工程科技有限公司
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