CN102494670A - 用静力水准仪监测地基沉降的方法及其使用的静力水准仪 - Google Patents

用静力水准仪监测地基沉降的方法及其使用的静力水准仪 Download PDF

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钟小滨
曾令锋
刘怀峰
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Abstract

本发明为一种用静力水准仪监测地基沉降的方法及其使用的静力水准仪，所述静力水准仪设有液体连通口；设立一台静力水准仪作为基准点，在若干个待测点的每一点均设立一台静力水准仪，将基准点的静力水准仪与若干个测量点的静力水准仪的液体容器的液体连通口采用液体连通管串连，其特征在于：所述静力水准仪的液体容器顶部设有液体容器通气孔、压力传感器仓设有压力传感器仓通气孔，消除大气的温度和气压的影响，利用水位平衡原理，所求测量点的时间段地基沉降值就是测量点静力水准仪液面高度hi与基准点静力水准仪的液面高度h0的差值：△hi=h0-hi。本发明解决了静力水准系统易受温度、大气压变化影响的问题。

Description

用静力水准仪监测地基沉降的方法及其使用的静力水准仪
技术领域
本发明涉及一种建筑物沉降监测方法，特别是公开一种用静力水准仪监测地基沉降的方法，适用于桥梁、大坝、房屋等建筑物的沉降监测，属于土木工程检测领域。
背景技术
在地面上进行施工，如建筑物、桥梁、大坝等均会引起地基沉降，静力水准仪是监测这类沉降的常用设备。以往的静力水准仪大多采用浮子式检测方法，用位移传感器将水位转换为电信号，再通过二次仪表读出。这类方法有两个显著的缺陷：就是液体的体积受大气压和温度的影响显著。会导致较大的测量误差。为消除这些影响，需要额外的增加温度和气压检测传感器，并预先测定这种液体的温度和大气压影响曲线（通常是非线性的），在水位读数中减去这些误差。这样就显著的增加了监测成本。
发明内容
本发明的目的解决现有静力水准监测系统的缺陷，设计一种不受温度、大气压影响的用静力水准仪监测地基沉降的方法。
本发明是这样实现的：一种用静力水准仪监测地基沉降的方法及其使用的静力水准仪，所述静力水准仪的液体容器底部侧壁设有液体连通口；在地基相对稳定点设立一台静力水准仪作为基准点，在若干个待测点的每一点均设立一台静力水准仪，然后将基准点的静力水准仪与若干个测量点的静力水准仪的液体容器的液体连通口采用液体连通管串连，其特征在于：所述静力水准仪的液体容器顶部设有液体容器通气孔、压力传感器仓设有压力传感器仓通气孔，大气的温度和气压对单个或所有静力水准仪的影响相同，待测点与基准点的静力水准仪的大气温度、压力影响相互抵消，利用水位平衡原理，所求测量点的时间段地基沉降值就是测量点静力水准仪液面高度hi与基准点静力水准仪的液面高度h0的差值：△hi=h0-hi 。
所述的静力水准仪，包括液体容器、压力传感器仓、压力传感器和支架，压力传感器安装在支架的中心底下侧，所述支架将液体容器和压力传感器仓横隔成两大部分，液体容器内的液体不能渗入到压力传感器仓内，设在基准点的静力水准仪上的液体连通口与测量点上的静力水准仪的液体连通口相互间用液体连通管串连，其特征在于：所述液体容器的顶部设有液体容器通气孔，压力传感器仓上侧壁设有压力传感器仓通气孔；所述的压力传感器为表压式压力传感器，表压式压力传感器感知液体容器内的液体压力且抵消大气压力，并对温度变化导致的液位变化不敏感。
本发明采用表压式压力传感器，监测静力水准容器中液位的变化，并将其转换为电信号供二次仪表处理。
由于表压式传感器的感压面和背面均与大气相通，所以可以在检测过程中抵消大气压的影响。
不论在何种温度下采用何种液体作为检测介质，在相同的容器内的质量是不会随温度变化而发生变化的。表压式传感器检测的就是液体的压强，通过压力—高程换算即可得到液位值。
压力—高程换算可以通过下述公式完成：
Figure 2011104030163100002DEST_PATH_IMAGE002
，
其中：P为压力值，ρ为液体的密度，g为重力加速度，h为基准容器液面至压力传感器感压面的高度。
若指定静力水准监测系统中的一个静力水准仪高程h 0 为相对基准，则其它静力水准仪的高度差则可描述为：
Figure 2011104030163100002DEST_PATH_IMAGE004
，
其中：i为静力水准仪的编号。
这样就可以测出每一个静力水准仪所在监测点的高程变化量。
当管道内的液体温度升高时体积随之膨胀，会溢流到各静力水准仪的液体容器中；反之，当温度降低时，各静力水准仪容器内的液体也会流入管道。从而导致容器内液位的变化。根据互联容器内中的液体总是寻求具有相同势能的水平原理，各静力水准仪液体的液位变化量是相同的。上述采用基准静力水准仪的液位减去其它静力水准仪液位的方法可以抵消这种变化的影响。
由于表压式传感器的感压面和背面均与大气相通，所以可以在检测过程中可以抵消大气压的影响。同时，利用液体质量不随温度变化而改变的原理，用压力传感器感知液位变化，使得测量对温度不敏感。
本发明的有益效果是：本发明采用的压力测量不受温度变化而导致的液体体积变化的影响，消除了大部分测量误差，解决了静力水准系统易受温度、大气压变化影响的问题。
附图说明
图1  是本发明静力水准仪结构示意图。
图2  是本发明静力水准系统沉降监测工作原理图。
图中：1、液体容器通气孔；2、液体容器；3、液体；4、支架；5、传感器仓通气孔；6、传感器仓；7、传感器；8、液体连通口；9、液体连通管。
具体实施方式
根据附图1，本发明一种用静力水准仪监测地基沉降的方法及其使用的静力水准仪，静力水准仪由表压式压力传感器7和支架、液体容器2和传感器仓6构成，液体容器2和传感器仓6之间由带有通孔的支架4相连。支架将液体容器和传感器仓横隔成两大部分，表压式压力传感器7安装在支架的中心底下侧，与液体容器2相连。液体容器2内的液体能感知表压式压力传感器7，但不能渗入到传感器仓内。液体容器2内的顶部设有液体容器通气孔1，液体容器2的底侧壁设有液体连通口8，传感器仓6上侧壁设有传感器仓通气孔5。液体容器2和传感器仓6分别通过设有的液体容器通气孔1和传感器仓通气孔5与大气相通。液体连通口8将液体容器2通过液体连通管9与其它静力水准仪的液体容器2相连。使得本系统内的所有静力水准仪，不论高程差多少，其中的液体3均保持在同一水平面上。
根据附图2，在地基相对稳定点设立一台静力水准仪作为基准点，在若干个待测点的每一点均设立一台静力水准仪。将本发明方法采用的各静力水准仪分别安装在各个监测点上。当各监测点发生沉降时，各静力水准仪随之沉降。根据静力水准原理，其中的液体仍保持在同一水平面上。此时，用表压式压力传感器分别测量静力水准仪J 0 、J 1 和J 2 的液位高程h 0 、h 1 、h 2 ，并以h 0 为相对基准，与h 1 、h 2 分别相减，即可得到沉降值△h 1 和△h 2 。即有：
，
由于有通气管1、5，使得大气作用在传感器感压面的气压相互抵消，以此消除大气压变化的影响。
本发明解决了静力水准系统易受温度、大气压变化影响的问题。

Claims (2)

1.一种用静力水准仪监测地基沉降的方法，所述静力水准仪的液体容器底部侧壁设有液体连通口；在地基相对稳定点设立一台静力水准仪作为基准点，在若干个待测点的每一点均设立一台静力水准仪，然后将基准点的静力水准仪与若干个测量点的静力水准仪的液体容器的液体连通口采用液体连通管串连，其特征在于：所述静力水准仪的液体容器顶部设有液体容器通气孔、压力传感器仓设有压力传感器仓通气孔，大气的温度和气压对单个或所有静力水准仪的影响相同，待测点与基准点的静力水准仪的大气温度、压力影响相互抵消，利用水位平衡原理，所求测量点的时间段地基沉降值就是测量点静力水准仪液面高度hi与基准点静力水准仪的液面高度h0的差值：△hi=h0-hi 。
2.一种权利要求1所述监测地基沉降的方法使用的静力水准仪，包括液体容器、压力传感器仓、压力传感器和支架，压力传感器安装在支架的中心底下侧，所述支架将液体容器和压力传感器仓横隔成两大部分，液体容器内的液体不能渗入到压力传感器仓内，设在基准点的静力水准仪上的液体连通口与测量点上的静力水准仪的液体连通口相互间用液体连通管串连，其特征在于：所述液体容器的顶部设有液体容器通气孔，压力传感器仓上侧壁设有压力传感器仓通气孔；所述的压力传感器为表压式压力传感器，表压式压力传感器感知液体容器内的液体压力且抵消大气压力，并对温度变化导致的液位变化不敏感。
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