CN116222458A - 一种基于连通器称重法的路基竖向位移测量方法及装置 - Google Patents

一种基于连通器称重法的路基竖向位移测量方法及装置 Download PDF

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郑琨鹏
彭家贵
戴俊巍
赵邦渝
李正川
刘贵应
周定祥
曾中林
刘勇
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Abstract

本发明提出了一种基于连通器称重法的路基竖向位移测量方法及装置。该方法为：在路基或岩体内水平开设水平孔洞；测量时，每个连通器与其相邻检测点上的连通器成对设置；所述连通器的两端底部均设有质量感应器；向连通器内注入定量的液体，待液面稳定后，读取两个所述质量感应器的读数；或采用本就装有定量液体的连通器，待液面稳定后，读取两个所述质量感应器的读数；根据两个所述质量感应器的读数计算路基竖向位移量。该路基竖向位移测量方法效率高，操作简单，检测精度高，成本低，能应用于铁路路基孔洞上拱/下沉的测量，且该方法所使用的仪器携带便捷，上手容易，对某些环境复杂的孔洞也能适用。

Description

一种基于连通器称重法的路基竖向位移测量方法及装置
技术领域
本发明涉及路基上拱/下沉测量领域，具体涉及一种基于连通器称重法的路基竖向位移测量方法及装置。
背景技术
目前，路基上拱一直是困扰交通工程建设的问题，高速铁路运行速度高，对线路平顺性要求高，其路基变形要求也更为严格。因此，发明一种路基竖向位移测量方法来得到路基的上拱/下沉量是十分有必要的。现有通过向路基水平孔洞内放置测量装置的方法进行路基上拱测量，然而，针对目前路基上拱的测量方法，还存在以下困难：
(1)路基水平孔洞空间狭小(直径<20cm)，不能展开全面的测试。
(2)路基水平孔洞较深(深度>100m)，外部较大的测量仪器不能深入。
(3)路基上拱幅度不大(10～20mm)，测量精度要求较高。
(4)路基水平孔洞内环境复杂(湿度较高等)，直接测量高差有困难。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种基于连通器称重法的路基竖向位移测量方法及装置。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种基于连通器称重法的路基竖向位移测量方法，包括以下步骤：
在路基或岩体内水平开设水平孔洞；
测量时，将连通器的一端放入水平孔洞内上拱/下沉被测点，连通器的另一端与路基齐平，所述连通器的两端底部均设有质量感应器；
向连通器内注入定量的液体，待液面稳定后，读取两个所述质量感应器的读数；或采用本就装有定量液体的连通器，待液面稳定后，读取两个所述质量感应器的读数；
根据两个所述质量感应器的读数计算路基竖向位移量。
该路基竖向位移测量方法效率高，操作简单，检测精度高，成本低，能应用于铁路路基孔洞上拱/下沉的测量，且该方法所使用的仪器携带便捷，上手容易，对一些相关工程在交通不便的野外也能使用，该方法对某些环境复杂的孔洞也能适用。
该基于连通器称重法的路基竖向位移测量方法的优选方案:设置N个检测点和N-1个连通器，N为正整数，其中，第一个检测点设置于水平孔洞外的稳定点处，剩下N-1个检测点分散排列设置于水平孔洞内；
将第n个连通器的一端设置于第n个检测点上，第n个连通器的另一端设置于第n+1个检测点，其中，0<n<N；
向每个连通器内注入定量的液体，待液面稳定后，读取每个连通器对应的两个质量感应器的读数；或采用本就装有定量液体的连通器，待液面稳定后，读取两个所述质量感应器的读数；根据每个连通器对应的两个质量感应器的读数计算各连通器两端之间的相对竖向位移，得到相邻两检测点之间的相对竖向位移；
以第一个检测点为参照点，依次计算其余N-1个检测点与第一个检测点之间的竖向位移差，得到水平孔内各个测量点的竖向位移量。
该优选方案进一步提高测量的准确性。
优选的，连接所述连通器两端的导管为柔性导管或可伸缩导管。
优选的，所述液体为密度大于水的液体。密度较大液体，得到的质量就相对较大，这样就可以把较小的高度位移转换为比较可观的重量差，路基竖向位移量也就更加精确，从而提高了测量的准确性。
优选的，所述连通器的两端的截面面积相同，这使计算更加简便。
本发明还提出了一种路基竖向位移测量装置，包括N个检测点，一个所述检测点设置于水平孔洞外的稳定点处，其余所述检测点分散排列设置于水平孔洞内；
还包括N-1个连通器，第n个连通器的一端设置于第n个检测点上，第n个连通器的另一端设置于第n+1个检测点，其中，0<n<N，每个连通器的两端底部均设有质量感应器，所述质量感应器与一数据处理单元通信连接；
按上述的基于连通器称重法的路基竖向位移测量方法检测路基竖向位移量；检测时，所述数据处理单元接收每个质量感应器所采集的质量信息按上述的基于连通器称重法的路基竖向位移测量方法得到路基竖向位移量。
该路基竖向位移测量装置具备上述基于连通器称重法的路基竖向位移测量方法的所有优点。
进一步的，所述连通器的端底部设置有无线通讯模块，所述质量感应器与无线通讯模块连接，所述无线通讯模块与数据处理单元无线通信连接。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是路基发生竖向位移时连通器两端液体示意图；
图2是路基未发生竖向位移时连通器两端液体示意图；
图3是测量路基竖向位移时连通器的布置示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明提供了一种基于连通器称重法的路基竖向位移测量方法的实施例。该实施例具体包括以下步骤：
在路基或岩体内水平开设水平孔洞，水平孔洞可在建造路基时就预先开设好，也可后期再在路基上进行开设。
测量时，将连通器的一端与路基齐平，连通器的另一端放入水平孔洞内上拱/下沉被测点，连通器的两端底部均设有质量感应器。
向连通器内注入定量的液体，待液面稳定后，读取两个所述质量感应器的读数；或采用本就装有定量液体的连通器，待液面稳定后，读取两个所述质量感应器的读数。
根据两个所述质量感应器的读数计算路基竖向位移量。
具体地，如图1所示，本实施例所采用的连通器是两端截面面积相同的连通器，且连接连通器两端的导管为柔性导管或可伸缩导管。竖向位移后，连通器的右端(被置于上拱被测点的一端)液面出现下降，假设下降高度为h，即为路基竖向位移高度；此时，连通器的左端液面高度为h1，连通器的右端液面高度为h2，那么h1＝h+h2；那么竖向位移后连通器的左端的液体质量M1明显与连通器的右端的质量M2不同，当竖向位移量为正时，M1>M2，当竖向位移量为负时，M1<M2。
根据以下公式计算路基竖向位移高度
Figure SMS_1
其中ρ为注入液体的密度，S为连通器的任一一端的截面面积。
这里注入的液体质量可预先在水平孔洞外就确定好，将连通器的两端都水平放置好，然后注入液体，静止时液面保持平齐，如图2所示，此时，连通器两端内的液体质量相等。
为了进一步提高测量的准确性，本申请还提出了上述实施例的优选方案：
如图3所示，设置N个检测点和N-1个连通器，N为正整数，其中，第一个检测点设置于水平孔洞外的稳定点处，剩下N-1个检测点分散排列设置于水平孔洞内。
将第n个连通器的一端设置于第n个检测点上，第n个连通器的另一端设置于第n+1个检测点，其中，0<n<N。
向每个连通器内注入定量的液体，待液面稳定后，读取每个连通器对应的两个质量感应器的读数；或采用本就装有定量液体的连通器，待液面稳定后，读取两个所述质量感应器的读数；根据每个连通器对应的两个质量感应器的读数计算各连通器两端之间的相对竖向位移，得到相邻两检测点之间的相对竖向位移。
相邻两检测点之间的相对竖向位移采用上述公式
Figure SMS_2
即可得到，此处不再赘述。
以第一个检测点为参照点，依次计算其余N-1个检测点与第一个检测点之间的竖向位移差，得到水平孔内各个测量点的竖向位移量。
具体地，如第一个检测点与第二个检测点之间的相对竖向位移为h1，那么第二个检测点的路基相对于第一个检测点的竖向位移即为h1，如果第二个检测点与第三个检测点之间的相对竖向位移为h2，那么第三个检测点的路基相对于第一个检测点的竖向位移即为h1+h2，以此类推，得到第N个检测点的路基相对于第一个检测点的竖向位移，从而得到所有检测点的路基竖向位移量。
为便于设置，本实施例中各检测点之间的水平距离相等，为了进一步提高测量的准确性，在液体的选择方面优选但不限于采用密度较大的液体，如水银。
本申请还提出了一种路基竖向位移测量装置的实施例，该实施例中，路基竖向位移测量装置包括N个检测点，一个所述检测点设置于水平孔洞外的稳定点处，其余所述检测点分散排列设置于水平孔洞内；还包括N-1个连通器，第n个连通器的一端设置于第n个检测点上，第n个连通器的另一端设置于第n+1个检测点，其中，0<n<N，每个连通器的两端底部均设有质量感应器，所述质量感应器与一数据处理单元通信连接，具体地，连通器的端底部设置有无线通讯模块，质量感应器与无线通讯模块连接，所述无线通讯模块与数据处理单元无线通信连接，数据处理单元优选但不限于为智能终端，如手机，电脑等。
按上述的基于连通器称重法的路基竖向位移测量方法检测路基竖向位移量，检测时，所述数据处理单元接收每个质量感应器所采集的质量信息按上述的基于连通器称重法的路基竖向位移测量方法得到路基竖向位移量。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种基于连通器称重法的路基竖向位移测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
在路基或岩体内水平开设水平孔洞；
测量时，将连通器的一端放入水平孔洞内上拱/下沉被测点，连通器的另一端与路基齐平，所述连通器的两端底部均设有质量感应器；
向连通器内注入定量的液体，待液面稳定后，读取两个所述质量感应器的读数；或采用本就装有定量液体的连通器，待液面稳定后，读取两个所述质量感应器的读数；
根据两个所述质量感应器的读数计算路基竖向位移量。
2.根据权利要求1所述的基于连通器称重法的路基竖向位移测量方法，其特征在于，
设置N个检测点和N-1个连通器，N为正整数，其中，第一个检测点设置于水平孔洞外的稳定点处，剩下N-1个检测点分散排列设置于水平孔洞内；
将第n个连通器的一端设置于第n个检测点上，第n个连通器的另一端设置于第n+1个检测点，其中，0<n<N；
向每个连通器内注入定量的液体，待液面稳定后，读取每个连通器对应的两个质量感应器的读数；或采用本就装有定量液体的连通器，待液面稳定后，读取两个所述质量感应器的读数；根据每个连通器对应的两个质量感应器的读数计算各连通器两端之间的相对竖向位移，得到相邻两检测点之间的相对竖向位移；
以第一个检测点为参照点，依次计算其余N-1个检测点与第一个检测点之间的竖向位移差，得到水平孔内各个测量点的竖向位移量。
3.根据权利要求1-2任一项所述的基于连通器称重法的路基竖向位移测量方法，其特征在于，连接所述连通器两端的导管为柔性导管或可伸缩导管。
4.根据权利要求1-2任一项所述的基于连通器称重法的路基竖向位移测5量方法，其特征在于，所述液体为密度大于水的液体。
5.根据权利要求1-2任一项所述的基于连通器称重法的路基竖向位移测量方法，其特征在于，所述连通器的两端的截面面积相同。
6.一种路基竖向位移测量装置，其特征在于，包括N个检测点，一个所述检测点设置于水平孔洞外的稳定点处，其余所述检测点分散排列设置于水0平孔洞内；
还包括N-1个连通器，第n个连通器的一端设置于第n个检测点上，第n个连通器的另一端设置于第n+1个检测点，其中，0<n<N，每个连通器的两端底部均设有质量感应器，所述质量感应器与一数据处理单元通信连接；
按权利要求1-5任一项所述的基于连通器称重法的路基竖向位移测量方5法检测路基竖向位移量；检测时，所述数据处理单元接收每个质量感应器所采集的质量信息按权利要求1至5任一项所述的基于连通器称重法的路基竖向位移测量方法得到路基竖向位移量。
7.根据权利要求6所述的路基竖向位移测量装置，其特征在于，所述连通器的端底部设置有无线通讯模块，所述质量感应器与无线通讯模块连接，所0述无线通讯模块与数据处理单元无线通信连接。
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