CN104316029A - 一种地质沉降监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地质沉降监测装置，包括两个固定端、分布式设置在两固定端之间的固定测斜仪以及连接附件，所述两个固定端之间还设有设置在地质界面或荷载陡变分界处的位移计。本发明还公开了应用上述装置的地质沉降监测方法。本发明通过将固定测斜仪和位移计结合使用，形成连续分布式沉降监测装置，并将位移计设置于地质界面或荷载陡变区域处，可以有效防止因地质界面、荷载陡变等因素所带来的个别点陡增降现象，使监测结果更加准确、更接近于真实情况。

Description

一种地质沉降监测装置及监测方法

技术领域

本发明涉及地质沉降变形监测技术领域，特别是涉及一种地质沉降监测装置及监测方法。

背景技术

建筑物和地基的变形监测主要是观测水平位移和垂直位移，掌握变化规律，研究有无裂缝、滑坡、滑动和倾覆的趋势。变形监测包括表面位移观测和内部位移观测。常用的内部位移观测仪器有位移计、测缝计、倾斜仪、沉降仪、固定测斜仪、垂线坐标仪、引张线仪、多点变位计和应变计等。随着科学技术迅猛发展，安全监测技术在水利水电、公路、铁路、民航等领域也在不断的完善和改进。现阶段，在涉及控制沉降的如水利的大坝、公路和铁路的路基和民航机场地基等方面，一般采用单点式(沉降板、沉降环)和分布式(固定测斜仪、沉降仪)进行沉降监测。

在土石坝沉降方面，水平固定测斜仪的应用将成为今后发展趋势之一，由水平固定测斜仪组成的沉降监测装置的结构示意图参照附图1，其包括：两个位于两端的固定端1和分别位于其内部的锚固块2、在固定端1之间分布式设置的水平固定测斜仪5、连接相邻水平固定测斜仪5以及水平固定测斜仪5与锚固块2的连接杆7及其保护管3、连接连接杆7和保护管3的连接杆接头4和保护管接头6、以及安装于一侧固定端1的深埋基准点9和基准点保护管10。

该沉降监测装置根据水平固定测斜仪观测系统的工作原理是，以具有基准点的固定端作为起算点进行沉降累加计算，各水平固定测斜仪测到的沉降计算结果为相对于该固定端的相对沉降值，还需测得该固定端的绝对沉降值即可推算系统各监测点绝对沉降量。但如遇到地质界面、荷载陡变等影响，水平固定测斜仪得到的个别点的沉降量量值和变形趋势均与实际情况有较大差异，该误差值将随着沉降累加计算一直保持在该点的所有绝对沉降量量值中，将使其最终结果出现失真现象。

由此可见，上述现有的沉降监测装置在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种测量准确性更高的新的地质沉降监测装置及监测方法，成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种测量准确性更高的地质沉降监测装置，使其可有效地防止因地质界面、荷载陡变等因素带来的个别点陡增降现象，使监测结果更接近真实情况，从而克服现有的沉降监测装置的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种地质沉降监测装置，包括两个固定端、分布式设置在两固定端之间的固定测斜仪以及连接附件，所述两个固定端之间还设有设置于地质界面或荷载陡变分界处的位移计。

所述每一地质界面或荷载陡变分界处设置两个位移计，其两侧连接附件上分别设有过渡端，两个位移计交叉设置在两侧过渡端之间。

所述位移计的一端通过万向节与一侧过渡端连接，位移计的另一端通过连接杆和万向节与另一侧过渡端连接。

所述位移计外设置有位移计保护箱。

所述两个固定端中至少一个埋设基准点，并在基准点周围设置有基准点保护管。

所述连接附件包括连接固定端与固定测斜仪或位移计、相邻固定测斜仪、固定测斜仪与位移计的连接杆，以及连接杆外带导槽的保护管。

此外，本发明还提供了一种应用上述地质沉降监测装置的地质沉降监测方法，包括以下步骤：

A.埋设所述地质沉降监测装置；

B.将所述沉降监测装置以位移计为分界点分段，并以具有基准点的固定端一侧为起始方向，

B1.计算各段内各固定测斜仪监测点相对于各段起点的相对沉降量；

B2.根据各段间位移计的测量值计算各段起点相对于具有基准点的固定端的相对沉降量；

B3.结合B1和B2得到的相对沉降量以及具有基准点的固定端的绝对沉降量计算得出各固定测斜仪监测点的绝对沉降量。

所述方法还包括：整合各段内各固定测斜仪监测点的绝对沉降量和各段间位移计的测量值，绘制所需监测地质的实测沉降曲线。

采用上述的技术方案，本发明至少具有以下优点：

本发明地质沉降监测装置通过将水平固定测斜仪和位移计结合使用的方式，形成连续分布式沉降监测装置，并将位移计设置于地质界面或荷载陡变区域处，既可以有效防止因地质界面、荷载陡变等因素所带来的个别点陡增降现象，使监测结果更接近真实情况，又可以进一步检验安装在位移计临近范围内的水平固定测斜仪的测量误差。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是现有的沉降监测装置的结构示意图；

图2是本发明沉降监测装置的结构示意图；

图3是现有的沉降监测装置的现场埋设示意图；

图4是本发明沉降监测装置的现场埋设示意图；

图5是图3所示装置得到的计算结果示意图；

图6是图4所示装置得到的计算结果示意图。

具体实施方式

本发明地质沉降监测装置是基于水平固定测斜仪和位移计结合使用的连续分布式沉降监测装置，将位移计设置于地质界面或荷载陡变区域处，既可以有效防止因地质界面、荷载陡变等因素所带来的个别点陡增降现象，使监测结果更接近真实情况，又可以进一步检验安装在位移计临近范围内的水平固定测斜仪的测量误差。

参照附图2所示，本发明地质沉降监测装置包括：两个固定端1、位于固定端1内部的锚固块2、分布式设置在两个固定端1之间的固定测斜仪5和位移计14、分别设于位移计14两侧的过渡端11以及连接附件。

位移计14设置在地质界面或荷载陡变区域处，且其外设置有位移计保护箱15。

为了校正处于地质界面处的位移计的测量值，在每一地质界面或荷载陡变分界处设置两个位移计，两个位移计交叉设置在其两侧过渡端之间，如一个位移计的一端通过万向节12与一侧过渡端11的上部连接，另一端通过位移计连接杆13和万向节12与另一侧过渡端11的下部连接，而另一个位移计与之交叉安装。

另外，至少一侧的固定端1上部设有深埋基准点9和基准点保护管10。

连接附件包括连接固定端1与固定测斜仪5或过渡端11、相邻固定测斜仪5、固定测斜仪5与过渡端11的连接杆7，和位于连接杆7外的带导槽的保护管3，以及连接连接杆7和保护管3的连接杆接头4和保护管接头6。

附图3是现有的沉降监测装置的现场埋设示意图，在混凝土20和杂填土21的地质上分布式设置水平固定测斜仪5及其连接附件。现有的沉降监测装置是基于不同位置的水平固定测斜仪组成的分布式沉降监测系统，其监测计算结果如附图5所示，a线为现有沉降监测装置测得的沉降量值趋势线，b为实测的沉降曲线。

附图4是本发明沉降监测装置的现场埋设示意图，在混凝土20和杂填土21的地质界面处设置位移计14。参照附图2和4所示，本发明沉降监测装置的现场安装埋设方法如下：

1)挖安装该监测装置的埋设沟槽，截面尺寸以0.5m*0.5m为宜；

2)根据起始点、结尾点、地质界面、荷载陡变区域安装埋设固定端1、过渡端11，并安装埋设预埋件(如保护管接头、万向节、保护箱预埋螺丝等)；

3)以一侧固定端1为起始点，从该固定端1内部的锚固块2开始安装固定测斜仪连接杆7，同时从固定端1开始安装带导槽的保护管3，逐渐加长连接杆7和保护管3，并按2米间距在保护管3外底部布置固定架16，直至固定测斜仪5的位置；

4)安装水平固定测斜仪5的传感器时，使传感器的放置位置和方向与所测沉降方向一致，并保证导轮方向整体一致，记录固定测斜仪5的原始读数；

5)从固定测斜仪5的位置继续牵引连接杆7和带导槽的保护管3，并仍按2米间距在保护管3外底部布置固定架16，直至连接下一段固定测斜仪5或过渡端11；

6)若需连接下一段固定测斜仪5，则重复步骤4)和5)；若需连接过渡端11，则与过渡端11一侧的预埋件相连，然后连接位移计14；

7)安装位移计14，先将位移计14的传感器与过渡端11上部万向节12连接，位移计14传感器预拉10％左右后调整位移计连接杆13的长度与另一过渡端下部万向节12连接，同样两过渡端的另外两个万向节之间还可连接另一位移计，当位移计安装完毕后，安装位移计保护箱15，回填土工织物，记录位移计14的原始读数和两过渡端预埋件之间的几何尺寸；

8)从另一过渡端预埋件开始，继续牵引固定测斜仪连接杆7和带导槽的保护管3，重复步骤3)、4)、5)、6)、7)步骤，直至另一侧固定端1，与该固定端1一侧的预埋件相连；

9)从该固定端1上部预埋件连接深部基准点9和基准点保护管10，直至达到测量高程。

本发明地质沉降监测方法为：

1)采用上述安装埋设方法埋设地质沉降监测装置；

2)将上述沉降监测装置以位移计为分界点分段，记录并计算各段内各固定测斜仪监测点的绝对沉降量，并记录段间位移计的测量值；

计算各段内各固定测斜仪监测点的绝对沉降量方法是：以具有基准点的固定端一侧为起始方向，先计算各段内固定测斜仪监测点相对于各段起点的相对沉降量，再通过各段间位移计的测量值计算各段起点相对于具有基准点的固定端的相对沉降值，最后通过测得该固定端的绝对沉降值推算各段内各监测点的绝对沉降量；

3)最后，整合各段内各固定测斜仪监测点的绝对沉降量和各段间位移计的测量值，绘制该监测地质的实测沉降曲线。

本领域技术人员可以根据上述监测方法和现场需要，分别了解个别监测点的相对沉降值和绝对沉降值。

根据上述监测方法，附图4中沉降监测装置测得的计算结果如附图6所示，a线为本发明沉降监测装置测得的沉降量值趋势线，b为实测的沉降曲线，c为位移计量程趋势线。

从附图5和6的结果表明：现有的基于水平固定测斜仪的沉降监测系统在地质界面附近存在测量值放大现象，而本发明基于水平固定测斜仪和位移计的沉降监测系统由于结合了地质界面或荷载陡变处位移计的测得值更符合实际情况。

随着国家大型工程的兴建，本发明基于固定测斜仪和位移计的连续分布式沉降监测装置可广泛地应用于水利水电、公路、铁路、机场等领域，如高土石坝、宽大路基、站场地基等方面，也可应用于均匀或不均匀的坝基(坝体)、路基(地基)等的沉降监测和稳定性分析。本发明能有效避免现有监测装置可能出现的个别点异常情况，更真实、更准确地反映现场实际情况，为校核设计、指导施工提供科学依据和技术支撑。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种地质沉降监测装置，包括两个固定端、分布式设置在两固定端之间的固定测斜仪以及连接附件，其特征在于，所述两个固定端之间还设有设置于地质界面或荷载陡变分界处的位移计。

2.根据权利要求1所述的地质沉降监测装置，其特征在于，所述每一地质界面或荷载陡变分界处设置两个位移计，其两侧连接附件上分别设有过渡端，两个位移计交叉设置在两侧过渡端之间。

3.根据权利要求2所述的地质沉降监测装置，其特征在于，所述位移计的一端通过万向节与一侧过渡端连接，位移计的另一端通过连接杆和万向节与另一侧过渡端连接。

4.根据权利要求1所述的地质沉降监测装置，其特征在于，所述位移计外设置有位移计保护箱。

5.根据权利要求1所述的地质沉降监测装置，其特征在于，所述两个固定端中至少一个埋设基准点，并在基准点周围设置有基准点保护管。

6.根据权利要求1所述的地质沉降监测装置，其特征在于，所述连接附件包括连接固定端与固定测斜仪或位移计、相邻固定测斜仪、固定测斜仪与位移计的连接杆，以及连接杆外带导槽的保护管。

7.一种应用权利要求1-6中任一项所述装置的地质沉降监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.埋设所述地质沉降监测装置；

B.将所述沉降监测装置以位移计为分界点分段，并以具有基准点的固定端一侧为起始方向，

B1.计算各段内各固定测斜仪监测点相对于各段起点的相对沉降量；

B2.根据各段间位移计的测量值计算各段起点相对于具有基准点的固定端的相对沉降量；

B3.结合B1和B2得到的相对沉降量以及具有基准点的固定端的绝对沉降量计算得出各固定测斜仪监测点的绝对沉降量。

8.根据权利要求7所述的地质沉降监测方法，其特征在于，所述方法还包括：整合各段内各固定测斜仪监测点的绝对沉降量和各段间位移计的测量值，绘制所需监测地质的实测沉降曲线。