CN116124083A - 高填方路基沉降观测装置及观测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及路基沉降观测技术领域，具体地说，涉及高填方路基沉降观测装置及观测方法。所述观测装置由两个发射系和一个反射系组成，两个所述发射系分别安装在地基上路基的两侧，并发出红外射线；所述反射系设置在路面上，所述反射系至少包括两个固定反射载体、一个横架以及一个活动反射载体。本发明观测的整个过程是在高填方路基外围进行，无需对路面以及路基进行破土，从而避免对路面以及路基造成破坏，而且通过顶层反射板配合底层反射板使红外射线能够垂直的射向路面上，同时利用顶层反射板的横移使红外射线灵活的改变观测位置。

Description

高填方路基沉降观测装置及观测方法

技术领域

本发明涉及路基沉降观测技术领域，具体地说，涉及高填方路基沉降观测装置及观测方法。

背景技术

高填方路基应采用分层填筑和分层压实的方法施工，每层填筑厚度根据所采用的填料决定；如果填料来源不同，性质相差较大时，不应分段或纵向分幅填筑；位于浸水路段的高填方路堤应采用水稳定性较高和渗水性好的填料，边坡比不宜小于1：2，避免边坡失稳。

而路基沉降与稳定观测是路基施工中不可缺少的环节，通过观测数据，一方面可以控制填土速率保证路基稳定，同时可以进行高效率的路基施工；另一方面可以利用观测数据推测路基沉降变形规律，以验证是否可以达到设计要求；通过分析数据，推测工后沉降量，确定路面铺筑时间，根据《公路路基设计规范》JTG D30-2004的要求，连续2个月观测沉降量每月不超过5mm，即可卸载开挖路槽开始路面铺筑。

目前沉降与稳定观测有多种方法，主要分为竖直和水平位移观测。竖直沉降观测常用的方法有监测桩、沉降杯、沉降板等方法；水平位移监测方法主要有观测地表水平位移的边桩和观测土体深度水平位移的测斜仪等。

其中，沉降板由钢底板、金属测杆和保护套杆组成，钢底板埋入路基或地基中，随着路基施工可以接高金属测杆和保护套杆，使用水准测量的方法可以测得测杆顶端的沉降量，即钢底板埋设位置的沉降量。应用沉降板进行沉降观测对路基施工影响较大，受到大型施工机械撞击后易损坏且修复困难，同时也会影响沉降板埋设位置附近路基的施工质量。对于公路及铁路路基来说，沉降板方法只能用于路基施工期间的沉降观测，一旦公路路面或铁路轨道开始施工后便无法再接长测杆，在其使用期间无法持续观测其沉降。

面对上述问题，在中国专利公开号：CN105203080B公开的一种路基沉降观测设备及其观测方法就已经进行解决，该观测设备包括沉降水杯、连接管以及测量系统；沉降水杯底部固定设有进水管、出水管以及排气管；进水管与测量管连接，出水管与抽真空装置连接，排气管与外界空气连通；连接管与测量系统的连接处还通过蓄水桶连接管连接有蓄水桶，此连接处设有连通三个管路的三向阀门结构；观测方法包括第一阶段，安装布设系统；第二阶段，对沉降水杯和连接管抽真空；第三阶段，测量液面高程。该设备可实现路基施工期间的无施工干扰沉降观测，也可以进行使用期的长期观测。

可不论是沉降板还是沉降杯在安装阶段对路基都要以破坏的方式进行处理，而且对观测位置的确定不够灵活。

发明内容

本发明的目的在于提供高填方路基沉降观测装置及观测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明目的之一在于，提供了高填方路基沉降观测装置，用于对路面的形变距离进行测量，所述路面和地基之间填筑路基，所述观测装置由两个发射系和反射系组成，两个所述发射系分别安装在地基上路基的两侧，并发出红外射线；所述反射系设置在路面上，所述反射系至少包括：

两个固定反射载体，两个所述固定反射载体的上方均搭载有底层反射板，所述固定反射载体通过转动的方式改变底层反射板反射面的垂线方向，经反射面反射后红外射线的方向同步改变；

一个横架，所述横架设置在两个固定反射载体上；

以及，

一个活动反射载体，所述活动反射载体滑动连接在横架上，所述活动反射载体的下方搭载有顶层反射板，所述活动反射载体带动顶层反射板沿横架轴线方向进行横移，以使所述活动反射载体的反射面落在改变方向后的红外射线上，借助顶层反射板反射面的转动将红外射线以垂直的形式反射至路面上的待观测点。

作为本技术方案的进一步改进，所述横架和固定反射载体之间设置有第三推杆，所述第三推杆伸缩端与横架连接固定；

所述横架的下方设置有滑道，所述活动反射载体滑动连接在滑道上；

所述顶层反射板通过一个三相活动的连接组件固定在活动反射载体的下方。

作为本技术方案的进一步改进，所述固定反射载体的顶部具有容置槽，所述底层反射板通过一个三相活动的连接组件固定在容置槽内。

作为本技术方案的进一步改进，所述三相活动的连接组件包括构成平移相的滑块和滑轨，所述滑轨固定在对应的载体上，所述滑块在滑轨上滑动；

所述滑块上设置有构成升降相的第四推杆；

所述三相活动的连接组件还包括构成转动相的转接架，所述转接架固定在第四推杆的伸缩端上，反射板可转动的连接在转接架上。

作为本技术方案的进一步改进，所述发射系包括转接座，所述转接座上转动连接有发出红外射线的发射头。

作为本技术方案的进一步改进，所述转接座下方设置有三脚架，所述转接座与三脚架之间通过设置的第一推杆连接。

作为本技术方案的进一步改进，两个转接座上搭载的发射头分别是第一发射头和第二发射头，并以第一发射头所在侧为a侧，第二发射头所在侧为b侧，其中：

所述第一发射头发出红外射线L1；

所述第二发射头发出红外射线L2。

作为本技术方案的进一步改进，两个所述固定反射载体的上方搭载的底层反射板分别为第一底层反射板和第二底层反射板。

本发明目的之二在于，提供了基于深层净化的家用净水方法，包括上述中任意一项所述的高填方路基沉降观测装置，包括如下方法步骤：

一、坐标系建立阶段：

步骤一、以第一发射头和第二发射头之间的连线作为X1轴，再以第一发射头作与X1轴垂直的直线为Y1轴，这时候就构建了一级坐标系X1-Y1；

步骤二、以第一底层反射板和第二底层反射板之间的连线作为X2轴，再以第一底层反射板作与X2轴垂直的直线为Y2轴，以在一级坐标系X1-Y1中建立二级坐标系X2-Y2；

二、观测阶段：

步骤三、红外射线L1和红外射线L2在二级坐标系X2-Y2中始终保持在同一位置射入；

步骤四、对a侧的路面进行观测时，红外射线L1借助第一底层反射板反射至顶层反射板；

对b侧的路面进行观测时，红外射线L2借助第二底层反射板反射至顶层反射板；

步骤五、顶层反射板将接收到的红外射线L1或者红外射线L2反射得到红外射线L4，通过顶层反射板的转动使红外射线L4以垂直路面的形式反射至待观测点；

步骤六、顶层反射板上的红外接收器确定待观测点的坐标，并在二级坐标系X2-Y2建立路面的初始线L5，通过待观测点偏移初始线L5的距离得出路基的沉降值。

作为本技术方案的进一步改进，所述底层反射板和顶层反射板转动角度关系如下：

α1=45°-（2θ3-θ1）/2；

式中，θ3为底层反射板转动的角度；α1为底层反射板转动θ3角度后，使L4垂直路面顶层反射板所要转动的角度；θ1为红外射线L1或者红外射线L2在一级坐标系X1-Y1中的入射角。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该高填方路基沉降观测装置及观测方法中，发射系射出红外射线被对应侧的底层反射板反射至顶层反射板上，并借助顶层反射板将红外射线以垂直的形式反射到待观测点上，再由顶层反射板上设置的接收器接收路面反射回来的红外射线，经过处理器处理测得观测点与顶层反射板上反射红外射线点的距离；

如此一来，观测的整个过程中在高填方路基外围进行，无需对路面以及路基进行破土，从而避免对路面以及路基造成破坏，而且通过顶层反射板配合底层反射板使红外射线能够垂直的射向路面上，同时利用顶层反射板的横移使红外射线灵活的改变观测位置。

2、该高填方路基沉降观测装置及观测方法中，整个观测过程一级坐标系-不发生改变，但随着路面的整体下沉，会导致二级坐标系-的原点发生变化，这时候通过二级坐标系-的原点的变化距离观测出路面整体的下沉距离。

附图说明

图1为本发明的观测装置整体安装位置示意图；

图2为本发明的横架结构示意图；

图3为本发明带有推杆的横架以及固定反射载体结构示意图；

图4为本发明的活动反射载体与横架连接结构示意图；

图5为本发明三相活动的连接组件结构示意图；

图6为本发明的发射系结构示意图；

图7为本发明的发射系发出红外射线后侧面结原理图其一；

图8为本发明的发射系发出红外射线后侧面结原理图其二；

图9为本发明的一级坐标系和二级坐标系原理图；

图10为本发明的二级坐标系观测原理图；

图11为本发明观测方法的步骤流程示意图；

图12为本发明的底层反射板和顶层反射板反射关系原理图其一；

图13为本发明的底层反射板和顶层反射板反射关系原理图其二；

图14为本发明的底层反射板和顶层反射板反射关系原理图其三。

图中各个标号意义为：

100、路面；110、路基；120、地基；

200、发射系；300、反射系；

210、转接座；211、发射头；220、第一推杆；230、三脚架；

310、固定反射载体；311、底板；312、第二推杆；313、底层反射板；320、横架；321、第三推杆；330、活动反射载体；331、滑道；332、顶层反射板；

410、转接架；420、第四推杆；430、滑块；440、滑轨；

310A、容置槽；211a、第一发射头；211b、第二发射头；313a、第一底层反射板；313b、第二底层反射板。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

目前沉降与稳定观测有多种方法，主要分为竖直和水平位移观测。竖直沉降观测常用的方法有监测桩、沉降杯、沉降板等方法；水平位移监测方法主要有观测地表水平位移的边桩和观测土体深度水平位移的测斜仪等。

其中，沉降板由钢底板、金属测杆和保护套杆组成，钢底板埋入路基或地基中，随着路基施工可以接高金属测杆和保护套杆，使用水准测量的方法可以测得测杆顶端的沉降量，即钢底板埋设位置的沉降量。应用沉降板进行沉降观测对路基施工影响较大，受到大型施工机械撞击后易损坏且修复困难，同时也会影响沉降板埋设位置附近路基的施工质量。对于公路及铁路路基来说，沉降板方法只能用于路基施工期间的沉降观测，一旦公路路面或铁路轨道开始施工后便无法再接长测杆，在其使用期间无法持续观测其沉降。

可不论是沉降板还是沉降杯在安装阶段对路基都要以破坏的方式进行处理，而且对观测位置的确定不够灵活。

为解决上述问题，本实施例提供了高填方路基沉降观测装置，如图1所示，该观测装置用于对路面100的形变距离进行测量，在路面100和地基120之间填筑路基110，因为路面100是铺设在路基110上的，所以一旦路基110发生沉降就会导致路面100形变，所以通过对路面100形变距离的观测就能得出路基110的沉降距离，而观测装置具体包括两个发射系200和反射系300，安装在地基120上的两个发射系200分别设置在路基110的两侧，并对外发出红外射线，反射系300设置在路面100上，参阅图2所示，反射系300包括固定反射载体310、横架320和活动反射载体330，其中：

固定反射载体310设置有两个，在两个固定反射载体310上设置横架320，且两个固定反射载体310以对称的方式设置在横架320中点的两侧，活动反射载体330滑动连接在横架320上；

结合图3、图4和图7所示，在两个固定反射载体310的上方均搭载有底层反射板313，分别是第一底层反射板313a和第二底层反射板313b，固定反射载体310通过转动的方式改变第一底层反射板313a和第二底层反射板313b反射面的垂线方向，当垂线方向改变后，经反射面反射后红外射线的方向也随之改变；活动反射载体330的下方搭载有顶层反射板332，活动反射载体330带动顶层反射板332沿横架320轴线方向进行横移，以使活动反射载体330的反射面落在改变方向后的红外射线上，借助顶层反射板332反射面的转动将红外射线以垂直的形式反射至路面100上的待观测点。

具体工作时，通过两个发射系200建立一级坐标系，然后两个发射系200在一级坐标系的基础上配合底层反射板313和顶层反射板332建立二级坐标系，在二级坐标系中，顶层反射板332在活动反射载体330的带动下横移至待观测点的正上方，接着任何一侧发射系200射出红外射线被对应侧的底层反射板313反射至顶层反射板332上，并借助顶层反射板332将红外射线以垂直的形式反射到待观测点上，再由顶层反射板332上设置的接收器接收路面100反射回来的红外射线，经过处理器处理测得观测点与顶层反射板332上反射红外射线点的距离。

如此一来，观测的整个过程中在高填方路基外围进行，无需对路面100以及路基110进行破土，从而避免对路面100以及路基110造成破坏，而且通过顶层反射板332配合底层反射板313使红外射线能够垂直的射向路面100上，同时利用顶层反射板332的横移使红外射线灵活的改变观测位置。

进一步的，如图3所示，在横架320和固定反射载体310之间设置有第三推杆321，第三推杆321伸缩端与横架320连接固定，并在第三推杆321伸缩端的带动下使横架320在竖直方向上进行移动，而在横架320的下方设置有滑道331，如图4所示，活动反射载体330滑动连接在滑道331上，具体可通过一组驱动轮转动，然后与滑道331之间产生摩擦力，在摩擦力的作用下使活动反射载体330沿滑道331进行横移（图中未示出），顶层反射板332就通过一个三相活动的连接组件固定在活动反射载体330的下方。

回归到图3所示，在固定反射载体310的顶部具有容置槽310A，底层反射板313通过另一个三相活动的连接组件固定在容置槽310A内。

请参阅图5所示，三相活动的连接组件包括构成平移相的滑块430和滑轨440，滑轨440固定在对应的载体上，如果是固定顶层反射板332，那么载体就是活动反射载体330，如果固定底层反射板313，那么载体就是固定反射载体310，然后滑块430利用另一组驱动轮的驱动在滑轨440上滑动，在滑块430上设置有构成升降相的第四推杆420，三相活动的连接组件还包括构成转动相的转接架410，转接架410就固定在第四推杆420的伸缩端上，转接架410上转动连接有底层反射板313或者顶层反射板332（图5中仅以底层反射板313进行举例），具体根据三相活动的连接组件要固定的对象确定，而且在转接架410上安装有电机来驱动底层反射板313或者顶层反射板332进行转动。

另外，如图6所示，发射系200包括转接座210，在转接座210上转动连接有发出红外射线的发射头211，并且在转接座210下方设置有三脚架230，转接座210与三脚架230之间通过设置的第一推杆220连接，其中：221可通过齿轮组件传动实现主动转动，三脚架230也是可折叠的，从而方便携带，具体技术在本领域已成公知常识，所以在这不进行赘述。

如图7所示，两个转接座210上搭载的发射头211分别是第一发射头211a和第二发射头211b，并以第一发射头211a所在侧为a侧，第二发射头211b所在侧为b侧，a侧和b侧以对置的方式落在路基110的两侧，而第一底层反射板313a落于a侧，第二底层反射板313b落于b侧，使用时，第一发射头211a发出红外射线L1（以下简称L1），第二发射头211b发出红外射线L2（以下简称L2），L1跟随第一发射头211a的转动改变方向，L2跟随第二发射头211b的转动改变方向，接下来通过如下几个阶段对观测装置的原理进行说明：

原始数据采集阶段：

在路面100铺设完成后，在同一轴线上的路面100两侧安装第一底层反射板313a和第二底层反射板313b，同时通过搭载第一底层反射板313a和第二底层反射板313b的固定反射载体310固定第三推杆321，再利用第三推杆321对横架320进行支撑，支撑后，第一底层反射板313a和第二底层反射板313b以对称于横架320中点的形式安装在路面100上，并且横架320的中点落在路基110的中轴线L3（以下简称L3）上，在使用时，为了能够对固定反射载体310进行水平调整，在固定反射载体310的底部设置底板311，底板311底部设置有第二推杆312，通过第二推杆312伸缩端的升降使固定反射载体310保持水平（利用水平仪进行确定），然后在路基110两侧架设第一发射头211a和第二发射头211b，第一发射头211a和第二发射头211b距中轴线L3的垂直距离相等，第一发射头211a和第二发射头211b架设高度也相等，并对架设位置以及架设高度进行采集，以供后续观测使用，此时以第一发射头211a和第二发射头211b之间的连线作为X1轴，再以第一发射头211a作与X1轴垂直的直线为Y1轴，如图8所示，这时候就构建了一级坐标系X1-Y1，而后在第一发射头211a和第二发射头211b中任选一个发出红外射线。

本实施例以第一发射头211a发出的红外射线L1进行举例，同时活动反射载体330带动顶层反射板332的中心点落于L3上，并使顶层反射板332水平，接着在第一发射头211a的带动下L1以自下而上的方式转动，直至顶层反射板332中心点设置的红外接收器接收到L1，而且L1经过顶层反射板332反射后得到红外射线L1＇（以下简称L1＇），因为第二发射头211b与第一发射头211a是对称设置在L3两侧的，所以第二发射头211b上的红外接收器能够接收到L1＇，以此来验证一级坐标系X1-Y1建立的精确性，与此同时在X1-Y1中记录L1和L1＇的起始点（即第一发射头211a的发射端所在坐标）、反射点（即顶层反射板332的中心点所在坐标）以及终止点（即第二发射头211b的发射端所在坐标）。

二级坐标系建立阶段：

一级坐标系X1-Y1建立完成后，第一发射头211a和第二发射头211b同时发出红外射线，然后抬升第一底层反射板313a和第二底层反射板313b的高度，直至第一底层反射板313a和第二底层反射板313b中心点上设置的红外接收器接收到对应侧的L1和L2，接着a侧的第一底层反射板313a转动，从而调整L1的反射方向，以使L1反射到第一发射头211a上的接收器，这时候就能测得第一发射头211a和第一底层反射板313a之间的直线距离，同理也能测得b侧第二发射头211b和第二底层反射板313b之间的直线距离，进而确定第一底层反射板313a和第二底层反射板313b在一级坐标系X1-Y1中的坐标，也就能够知道第一底层反射板313a和第二底层反射板313b之间的距离，这样就能够得到路面100的宽度。

进一步的，如图9所示，以第一底层反射板313a和第二底层反射板313b之间的连线作为X2轴，再以第一底层反射板313a作与X2轴垂直的直线为Y2轴，这样就在一级坐标系X1-Y1中建立了二级坐标系X2-Y2。

沉降观测阶段：

在二级坐标系X2-Y2中进行路面100的形变测量，且L1和L2作为原始射线，始终不改变角度，从而使L1和L2在二级坐标系X2-Y2中始终保持在同一位置射入，在一级坐标系X1-Y1中射出的角度也不会改变，观测时，如图10所示，L1和L2分别借助第一底层反射板313a和第二底层反射板313b反射至顶层反射板332，再通过顶层反射板332将红外射线L4以垂直路面100的形式反射至待观测点，这时候通过顶层反射板332与第一底层反射板313a以及第二底层反射板313b之间的红外接收器确定顶层反射板332的坐标，再通过顶层反射板332上的红外接收器确定待观测点的坐标，最后在二级坐标系X2-Y2建立路面100的初始线L5，通过待观测点偏移初始线L5的距离就能够得出路基110的沉降值。

需要说明的是，整个过程中通过顶层反射板332的横移使其反射的红外射线落在不同的观测点上，以保证观测的灵活性。

进一步说明的是，在整个观测过程中，一级坐标系X1-Y1是不会发生改变的，但随着路面100的整体下沉，所以会导致二级坐标系X2-Y2的原点发生变化，这时候二级坐标系X2-Y2的原点的变化距离就是路面100整体的下沉距离，这时候观测得到的沉降值需要加上路面100整体的下沉距离。

而且，本实施例中可以通过增加待观测点的密集度来模拟出路面100，这样能够更直观的观看到路面100沉降情况。

本实施例还提供了用于高填方路基沉降观测装置的观测方法，如图11所示，该观测方法包括如下方法步骤：

一、坐标系建立阶段：

步骤一、以第一发射头211a和第二发射头211b之间的连线作为X1轴，再以第一发射头211a作与X1轴垂直的直线为Y1轴，这时候就构建了一级坐标系X1-Y1；

步骤二、以第一底层反射板313a和第二底层反射板313b之间的连线作为X2轴，再以第一底层反射板313a作与X2轴垂直的直线为Y2轴，以在一级坐标系X1-Y1中建立二级坐标系X2-Y2；

二、观测阶段：

步骤三、L1和L2在二级坐标系X2-Y2中始终保持在同一位置射入；

步骤四、对a侧的路面100进行观测时，L1借助第一底层反射板313a反射至顶层反射板332；

对b侧的路面100进行观测时，L2借助第二底层反射板313b反射至顶层反射板332；

步骤五、顶层反射板332将接收到的L1或者L2反射得到红外射线L4，通过顶层反射板332的转动使红外射线L4以垂直路面100的形式反射至待观测点；

步骤六、顶层反射板332上的红外接收器确定待观测点的坐标，并在二级坐标系X2-Y2建立路面100的初始线L5，通过待观测点偏移初始线L5的距离得出路基110的沉降值。

其中，底层反射板313和顶层反射板332转动角度存在如下关系：

如图12所示，因为L1和L2在二级坐标系X2-Y2中始终保持在同一位置射入，而且L1和L2在一级坐标系X1-Y1中的入射角度是确定的，令L1或者L2在一级坐标系X1-Y1中的入射角为θ1（已知），但在二级坐标系X2-Y2中通过底层反射板313的反射，入射角会发生偏转，令L1和L2在二级坐标系X2-Y2中的入射角为θ2（未知），假设此时底层反射板313转动的角度是θ3（已知），如图13所示，作出上下两条平行线，分别确定θ1和θ3，然后θ2=θ3+θ5，因为θ5是经过底层反射板313反射后的射线形成的，而射入的射线形成的是θ6，所以θ5=θ6，θ6、θ7和θ8是三角形中的三个角，所以θ6+θ7+θ8=180°，得到：θ6=180°-（θ7+θ8）；

而θ7和θ3互为补角，所以θ7=180°-θ3，得到：θ6=180°-（180°-θ3+θ8）；

进一步的，θ8与θ4为对顶角，θ4又和θ1是内错角，所以θ8=θ4=θ1，得到：θ6=180°-（180°-θ3+θ1）；

最后，θ2=θ3+θ5=θ3+θ6=θ3+180°-（180°-θ3+θ1）=2θ3-θ1。

接着，参阅图14所示，令α1（未知）是底层反射板313转动θ3后，使L4垂直路面100顶层反射板332所要转动的角度，而α2是α1的内错角，所以α2=α1，而α2=α5-α4，式中：

α4与θ2（已知）是内错角，所以α4=θ2，因为α5是射线与反射面形成的，所以（α3）/2+α5=90°；

θ3和θ2是直角三角形中的两个角，所以α3+θ2=90°，得α3=90°-θ2；

综上，α5=90°-（α3）/2=90°-（90°-θ2）/2=45°+（θ2）/2；

最后，α2=α5-α4=45°+（θ2）/2-θ2=45°-（θ2）/2。

通过θ2=2θ3-θ1和α1=α2=45°-（θ2）/2得知底层反射板313和顶层反射板332转动角度关系如下：

α1=45°-（2θ3-θ1）/2，式中θ3和θ1均为已知。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.高填方路基沉降观测装置，用于对路面（100）的形变距离进行测量，所述路面（100）和地基（120）之间填筑路基（110），其特征在于：所述观测装置由两个发射系（200）和一个反射系（300）组成，两个所述发射系（200）分别安装在地基（120）上路基（110）的两侧，并发出红外射线；所述反射系（300）设置在路面（100）上，所述反射系（300）至少包括：

两个固定反射载体（310），两个所述固定反射载体（310）的上方均搭载有底层反射板（313），所述固定反射载体（310）通过转动的方式改变底层反射板（313）反射面的垂线方向，经反射面反射后红外射线的方向同步改变；

一个横架（320），所述横架（320）设置在两个固定反射载体（310）上；

以及，

一个活动反射载体（330），所述活动反射载体（330）滑动连接在横架（320）上，所述活动反射载体（330）的下方搭载有顶层反射板（332），所述活动反射载体（330）带动顶层反射板（332）沿横架（320）轴线方向进行横移，以使所述活动反射载体（330）的反射面落在改变方向后的红外射线上，借助顶层反射板（332）反射面的转动将红外射线以垂直的形式反射至路面（100）上的待观测点。

2.根据权利要求1所述的高填方路基沉降观测装置，其特征在于：所述横架（320）和固定反射载体（310）之间设置有第三推杆（321），所述第三推杆（321）伸缩端与横架（320）连接固定；

所述横架（320）的下方设置有滑道（331），所述活动反射载体（330）滑动连接在滑道（331）上；

所述顶层反射板（332）通过一个三相活动的连接组件固定在活动反射载体（330）的下方。

3.根据权利要求1所述的高填方路基沉降观测装置，其特征在于：所述固定反射载体（310）的顶部具有容置槽（310A），所述底层反射板（313）通过一个三相活动的连接组件固定在容置槽（310A）内。

4.根据权利要求2或3所述的高填方路基沉降观测装置，其特征在于：所述三相活动的连接组件包括构成平移相的滑块（430）和滑轨（440），所述滑轨（440）固定在对应的载体上，所述滑块（430）在滑轨（440）上滑动；

所述滑块（430）上设置有构成升降相的第四推杆（420）；

所述三相活动的连接组件还包括构成转动相的转接架（410），所述转接架（410）固定在第四推杆（420）的伸缩端上，反射板可转动的连接在转接架（410）上。

5.根据权利要求1所述的高填方路基沉降观测装置，其特征在于：所述发射系（200）包括转接座（210），所述转接座（210）上转动连接有发出红外射线的发射头（211）。

6.根据权利要求5所述的高填方路基沉降观测装置，其特征在于：所述转接座（210）下方设置有三脚架（230），所述转接座（210）与三脚架（230）之间通过设置的第一推杆（220）连接。

7.根据权利要求5所述的高填方路基沉降观测装置，其特征在于：两个转接座（210）上搭载的发射头（211）分别是第一发射头（211a）和第二发射头（211b），并以第一发射头（211a）所在侧为a侧，第二发射头（211b）所在侧为b侧，其中：

所述第一发射头（211a）发出红外射线L1；

所述第二发射头（211b）发出红外射线L2。

8.根据权利要求7所述的高填方路基沉降观测装置，其特征在于：两个所述固定反射载体（310）的上方搭载的底层反射板（313）分别为第一底层反射板（313a）和第二底层反射板（313b）。

9.用于如权利要求8所述的高填方路基沉降观测装置的观测方法，其特征在于：包括如下方法步骤：

一、坐标系建立阶段：

步骤一、以第一发射头（211a）和第二发射头（211b）之间的连线作为X1轴，再以第一发射头（211a）作与X1轴垂直的直线为Y1轴，这时候就构建了一级坐标系X1-Y1；

步骤二、以第一底层反射板（313a）和第二底层反射板（313b）之间的连线作为X2轴，再以第一底层反射板（313a）作与X2轴垂直的直线为Y2轴，以在一级坐标系X1-Y1中建立二级坐标系X2-Y2；

二、观测阶段：

步骤三、红外射线L1和红外射线L2在二级坐标系X2-Y2中始终保持在同一位置射入；

步骤四、对a侧的路面（100）进行观测时，红外射线L1借助第一底层反射板（313a）反射至顶层反射板（332）；

对b侧的路面（100）进行观测时，红外射线L2借助第二底层反射板（313b）反射至顶层反射板（332）；

步骤五、顶层反射板（332）将接收到的红外射线L1或者红外射线L2反射得到红外射线L4，通过顶层反射板（332）的转动使红外射线L4以垂直路面（100）的形式反射至待观测点；

步骤六、顶层反射板（332）上的红外接收器确定待观测点的坐标，并在二级坐标系X2-Y2建立路面（100）的初始线L5，通过待观测点偏移初始线L5的距离得出路基（110）的沉降值。

10.根据权利要求9所述的观测方法，其特征在于：所述底层反射板（313）和顶层反射板（332）转动角度关系如下：

α1=45°-（2θ3-θ1）/2；

式中，θ3为底层反射板（313）转动的角度；α1为底层反射板（313）转动θ3角度后，使L4垂直路面（100）顶层反射板（332）所要转动的角度；θ1为红外射线L1或者红外射线L2在一级坐标系X1-Y1中的入射角。

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