CN104964726B - 一种真空预压地下水位测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空预压地下水位测量装置，包括水位管、正反转电机、水位探头和记录仪器，所述水位管埋于土体中，所述正反转电动机下方设有线圈滑轮，所述线圈滑轮与正反转电动机的转轴相连接；所述线圈滑轮上缠绕有控制回路的导线，所述记录仪器设置在所述线圈滑轮上；所述控制回路的导线下方与水位探头相连接，所述水位探头上设置两对电接点，所述两对电接点连接两个控制回路。本发明还公开了一种真空预压地下水位测量方法，测出线圈滑轮到地面的标高，记录仪器测量导线的变化即探头高度的变化，则可以间接的得到地下水位标高。本发明与大气隔离，保证水位管内与周围土体的水位气压一致，同时自动测量出地下水位高度，能够尽可能的减少误差。

Description

一种真空预压地下水位测量装置及方法

技术领域

本发明涉及一种地下水位测量装置及方法，特别涉及一种真空预压地下水位测量装置及方法。

背景技术

真空预压法已经在我国的大量工程中得到运用，然而真空预压法的一些理论研究仍存在着一些问题，例如真空预压过程中地下水位的变化情况就存在较大的争议。由于真空预压过程中地下水位降低与否关系到真空预压法除了真空度转化土体有效应力的加固效果之外，是否存在降水预压的效果，是评价真空预压加固效果以及研究加固机理的重要内容和依据，故具有重要意义。实际工程中，传统的地下水位测量方法是:先打设水位管,再用水位计测量。然而这种方法观测水位时要将盖子取下，使之与大气连通，这样容易引起水位的变化，所测的并不是负压下的实际地下水位。因而，许多专家学者测得真空预压地下水位有着一定的差异。

在此之前，中国专利（专利申请号：2009102326279.6）公开了“基于图像视觉的水位测量系统和方法”，其结构是采用浮子装置，在其正上方安置ccd摄像头对浮子图像进行采集，水位引起的浮子与摄像头距离的改变影响动态图像中浮子图像面积的，通过面积的改变计算得到浮子和摄像头相对距离，测量出水位。但是该方法有一定滞后现象，计算面积时误差较大，且设计不密封。中国专利（专利申请号：200720187132.5）公开了“一种间接测量地下水位的装置”在密封的水位管中利用电阻式水位探头测量地下水位，但是该装置密封效果有待商榷，并且操作繁琐。因此需要一种新的能够准确、便捷测量在负压下的地下水位的测量装置及方法。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于，提供了一种结构简单，施工、操作便捷，能够实时记录地下水位的真空预压地下水位测量装置及方法。

本发明的技术方案为：一种真空预压地下水位测量装置，包括水位管、正反转电机、水位探头和记录仪器，其特征是，所述水位管埋于土体中，所述水位管下部管壁上均匀打设有滤孔，所述滤孔与土体连通；所述正反转电动机设置在所述水位管的第一节，所述正反转电动机下方设有线圈滑轮，所述线圈滑轮与正反转电动机的转轴相连接；所述线圈滑轮上缠绕有控制回路的导线，所述记录仪器设置在所述线圈滑轮上；所述控制回路的导线下方与水位探头相连接，所述水位探头上设置两对电接点，所述两对电接点连接两个控制回路，且两个控制回路相连通，所述两个控制回路与正反转电动机的控制电路相连接，以控制电机的正反转。

前述的一种真空预压地下水位测量装置，其特征是，所述水位管的材质为PVC。

前述的一种真空预压地下水位测量装置，其特征是，所述滤孔的直径为10mm。

前述的一种真空预压地下水位测量装置，其特征是，所述滤孔外包有土工布。

前述的一种真空预压地下水位测量装置，其特征是，所述水位管的顶部和底部均设置密封盖，所述密封盖用密封材料密封。

前述的一种真空预压地下水位测量装置，其特征是，所述记录仪器和正反转电机的电源线和数据传输及控制电线由水位管上部密封盖预制空洞伸出，与外部电源和显示屏相连接。

前述的一种真空预压地下水位测量装置，其特征是，所述两对电接点竖直分布，每对两个电接点相对。

前述的一种真空预压地下水位测量装置，其特征是，所述水位探头上设置有重物。

利用上述的一种真空预压地下水位测量装置的方法，包括以下步骤：

（1）在地面预制水位管，将水位探头与控制回路的导线预先释放一定长度h₁，将水位管顶部和底部密封，确保上部密封段的每个开口都有密封材料密封；

（2）利用成孔钻机在工作区预定测点定点开孔，将水位管埋入孔中，带有滤孔的透水段在密封膜以下，水位管露出地面50cm，并保证与密封膜接触的地方有密封材料密封；

（3）真空预压开始后，接通电路，同时地下水通过滤孔，进入水位管，；

（4）接通电路后，若地下水位在水位探头之下，两个控制回路都未闭合，那么正反转电动机将会不断控制水位探头下降，直到当水位探头下方电接点接触地下水面时，由于水会导电，下方电接点连接的控制回路闭合，控制正反转电动机停止，使地下水位在两个电接点中间；若地下水位在水位探头之上，水位探头上方电接点连通，控制正反转电动机反转，水位探头上升，直至地下水面脱离上方电接点，控制回路不再闭合，正反转电动机停止带动水位探头上升，地下水位也在两个电接点中间；若地下水位变化，水位线一旦漫过或者脱离上方电接点以及下方电接点，控制回路会如同以上所述方式控制正反转电动机正转、反转、停止，以保证地下水位在两对电接点中间，以此确定地下水位高度；

（5）测出线圈滑轮到地面的标高h₀，记录仪器测量导线的变化即探头高度的变化Δh，则可以间接的得到地下水位标高为H₀=h₀-h₁+Δh；

（6）根据地下水位的变化情况自动重复步骤（4）和步骤（5），随着地下水位的改变，Δh会不断改变，且随时间连续变化，根据具体的工程或试验需求，选择合适的时间间隔，人工通过显示屏记录各个时间点的地下水位高度，研究工程之中地下水位的变化情况。

本发明所达到的有益效果：本发明与大气隔离，可以保证水位管内与周围土体的水位气压一致，保证负压下地下水位的准确性和实际意义；同时自动测量得出地下水位高度，每次测量不需要繁琐的操作，并且能够尽可能的减少误差。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明水位探头部分结构示意图。

图中各附图标记的含义为：

1、水位管，2、线圈滑轮，3、记录仪器，4、控制回路，5、水位探头，6外部电源，7、显示屏，8、正反转电动机，9、滤孔，10、密封材料，11、下方电接点，12、重物，13、上方电接点。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种真空预压地下水位测量装置，包括水位管1和水位探头5以及控制回路4、正反转电动机8等。所述水位管1一般为pvc材质，每根2m可以通过接头接长，第一段可根据正反转电动机8的大小选取直径比较宽的pvc管，做好密封工作，其下部作为滤管段，管壁上钻有直径10mm的均匀滤孔9，外包土工布，防止土颗粒进入。水位管1在地上加工后，通过钻探设备埋于地基之中，顶部和底部均设置密封盖，用密封材料密封，打入地基后与真空预压加固区密封膜使用密封材料10进行严格密封。所述正反转电动机8设置在所述水位管1的第一节，所述正反转电动机8下方设有线圈滑轮2，所述线圈滑轮2有一定摩擦系数，确保不会被水位探头5的重量带动。所述线圈滑轮2与正反转电动机8的转轴相连接；所述线圈滑轮2上缠绕有控制回路4的导线。记录仪器3安置在线圈滑轮2上，记录仪器3和正反转电机8的电源线和数据传输及控制电线由水位管1上部密封盖预制空洞伸出，与外部电源6和显示屏7相连接。用密封胶将预制空洞密封好，与外界大气隔离。水位探头5的两对电接点各连接相应的控制回路4，利用水导电的原理使两个控制回路4连通。控制回路导线4绕于线圈滑轮2之上，再与正反转电动机8的控制电路相连接，以控制正反转电动机8的正反转，从而正反转控制水位探头5的高度，并能够人工控制其的运转速度。水位探头5上可根据需要设置一定重物12。所述记录仪器3可以记录正反转电动机8转动情况，从而计算放出线的长短，得出地下水位高度，并输出到地面的相关显示设备上。根据水导电的原理，下方电接点11连通，正反转电动机8由正转带动探头下降到停止状态，上方电接点13连通，正反转电动机反转，探头上升，以此控制水位在探头两对电接点之间。

一种真空预压地下水位的测量方法，包括以下步骤：

（1）在地面预制水位管1，将水位探头5与控制回路4的导线预先释放一定长度h₁，以更接近地下水位，从而更快地接近地下水位。将水位管1顶部和底部密封，务必确保上部密封段的每个开口都有密封材料密封。

（2）利用成孔钻机在工作区预定测点定点开孔，将水位管1埋入孔中，带有滤孔9的透水段务必要在密封膜以下，水位管1露出地面50cm左右，并保证与密封膜接触的地方有密封材料10密封。

（3）真空预压开始后，接通电路，同时地下水通过滤孔9，进入水位管1。

（4）接通电路后，若地下水位在水位探头5之下，两个控制回路4都未闭合，那么正反转电动机8将会不断控制水位探头5下降，直到当水位探头5下方电接点11接触地下水面时，由于水会导电，下方电接点11连接的控制回路4闭合，控制正反转电动机8停止，这样地下水位就在两个电接点中间；若地下水位在水位探头5之上，水位探头5上方电接点13连通，控制正反转电动机8反转，水位探头5上升，直至地下水面脱离上方电接点13，控制回路4不再闭合，正反转电动机8停止带动水位探头5上升，地下水位也在两个电接点中间；若地下水位变化，水位线一旦漫过或者脱离上方电接点13以及下方电接点11，控制回路4会如同以上所述方式控制正反转电动机8正转、反转、停止，以保证地下水位在两对电接点中间，以此确定地下水位高度。

（5）测出线圈滑轮2到地面的标高h₀，记录仪器3测量导线的变化即探头高度的变化Δh，则可以间接的得到地下水位标高为H₀=h₀-h₁+Δh。

（6）该装置会根据地下水位的变化情况自动重复（4）（5）步骤，随着地下水位的改变，Δh会不断改变，且随时间连续变化，由此可以根据具体的工程或试验需求，选择合适的时间间隔，人工通过显示屏记录各个时间点的地下水位高度，研究工程之中地下水位的变化情况。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.利用一种真空预压地下水位测量装置的方法，该装置包括水位管、正反转电机、水位探头和记录仪器，所述水位管埋于土体中，所述水位管下部管壁上均匀打设有滤孔，所述滤孔与土体连通；所述正反转电动机设置在所述水位管的第一节，所述正反转电动机下方设有线圈滑轮，所述线圈滑轮与正反转电动机的转轴相连接；所述线圈滑轮上缠绕有控制回路的导线，所述记录仪器设置在所述线圈滑轮上；所述控制回路的导线下方与水位探头相连接，所述水位探头上设置两对电接点，所述两对电接点连接两个控制回路，且两个控制回路相连通，所述两个控制回路与正反转电动机的控制电路相连接，以控制电机的正反转，其特征是，该方法包括以下步骤：

（1）在地面预制水位管，将水位探头与控制回路的导线预先释放一定长度h₁，将水位管顶部和底部密封，确保上部密封段的每个开口都有密封材料密封；

（2）利用成孔钻机在工作区预定测点定点开孔，将水位管埋入孔中，带有滤孔的透水段在密封膜以下，水位管露出地面50cm，并保证与密封膜接触的地方有密封材料密封；

（3）真空预压开始后，接通电路，同时地下水通过滤孔，进入水位管；

（4）接通电路后，若地下水位在水位探头之下，两个控制回路都未闭合，那么正反转电动机将会不断控制水位探头下降，直到当水位探头下方电接点接触地下水面时，由于水会导电，下方电接点连接的控制回路闭合，控制正反转电动机停止，使地下水位在两个电接点中间；若地下水位在水位探头之上，水位探头上方电接点连通，控制正反转电动机反转，水位探头上升，直至地下水面脱离上方电接点，控制回路不再闭合，正反转电动机停止带动水位探头上升，地下水位也在两个电接点中间；若地下水位变化，水位线一旦漫过或者脱离上方电接点以及下方电接点，控制回路会如同以上所述方式控制正反转电动机正转、反转、停止，以保证地下水位在两对电接点中间，以此确定地下水位高度；

（5）测出线圈滑轮到地面的标高h₀，记录仪器测量导线的变化即探头高度的变化Δh，则可以间接的得到地下水位标高为H₀=h₀-h₁+Δh；

（6）根据地下水位的变化情况自动重复步骤（4）和步骤（5），随着地下水位的改变，Δh会不断改变，且随时间连续变化，根据具体的工程或试验需求，选择合适的时间间隔，人工通过显示屏记录各个时间点的地下水位高度，研究工程之中地下水位的变化情况。

2.根据权利要求1所述的利用一种真空预压地下水位测量装置的方法，其特征是，所述水位管的材质为PVC。

3.根据权利要求1所述的利用一种真空预压地下水位测量装置的方法，其特征是，所述滤孔的直径为10mm。

4.根据权利要求1所述的利用一种真空预压地下水位测量装置的方法，其特征是，所述滤孔外包有土工布。

5.根据权利要求1所述的利用一种真空预压地下水位测量装置的方法，其特征是，所述水位管的顶部和底部均设置密封盖，所述密封盖用密封材料密封。

6.根据权利要求5所述的利用一种真空预压地下水位测量装置的方法，其特征是，所述记录仪器和正反转电机的电源线和数据传输及控制电线由水位管上部密封盖预制空洞伸出，与外部电源和显示屏相连接。

7.根据权利要求1所述的利用一种真空预压地下水位测量装置的方法，其特征是，所述两对电接点竖直分布，每对两个电接点相对。

8.根据权利要求1所述的利用一种真空预压地下水位测量装置的方法，其特征是，所述水位探头上设置有重物。