CN117232475B - 一种模拟高原情况的高填方路基沉降观测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及路基沉降观测技术领域，公开了一种模拟高原情况的高填方路基沉降观测装置，包括红外射线发射机构、可调式射线反射机构、红外射线接收器；抗干扰机构包括伸缩式密封组件、气体过滤组件和辅助限位组件；本发明在射线发射器以及反射板之间增设了抗干扰机构，其中的伸缩式密封组件可定向伸长设定长度，在伸长时，吸入伸缩式密封组件的空气经过过滤后，有效的减少了射线传播时所受到的干扰，并且当可调式射线反射机构的整体随着路基发生沉降时，伸缩式密封组件上的气压传感器可以有效的检测到伸缩式密封组件内的气压变化，从而获知可调式射线反射机构的位置发生了变化，为后续观测进行预警，防止出现错误参数。

Description

一种模拟高原情况的高填方路基沉降观测装置

技术领域

本发明涉及路基沉降观测技术领域，更具体地说，它涉及一种模拟高原情况的高填方路基沉降观测装置。

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，而路基沉降与稳定观测是路基施工中不可缺少的环节。

现有沉降监测设备，采用以地基为基础线，并向路基上方设定位置处的发射板发射红外射线，并通过反射板将红外射线发射至待测点，通过射线发射角度、接受时间等参数，可以进行便捷的计算路基待测点是否发生了沉降，但是，在高原区域以及一些灰尘量大的区域路基施工时，施工环境中包含有大量的灰尘、水雾以及一些外界天气因素影响，这些影响因素对红外射线的传播造成较大影响，导致观测数据发生偏差。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种模拟高原情况的高填方路基沉降观测装置。

本发明提供了一种模拟高原情况的高填方路基沉降观测装置，包括设于地基上的红外射线发射机构、设于路基上的可调式射线反射机构、可拆卸式连接在红外射线发射机构和可调式射线反射机构之间的抗干扰机构以及置于路基上待测点处的红外射线接收器，所述红外射线发射机构用于沿着与水平面设定角度方向发射红外射线，红外射线穿过抗干扰机构后射向可调式射线反射机构，可调式射线反射机构用于将红外射线以垂直方向反射至红外射线接收器；

所述抗干扰机构包括伸缩式密封组件、设于伸缩式密封组件上的气体过滤组件和辅助限位组件，伸缩式密封组件内部空间通过气体过滤组件与伸缩式密封组件外部空间连通，辅助限位组件用于调节伸缩式密封组件中轴线的弯曲度，伸缩式密封组件的两端均可供红外射线穿透。

作为本发明的进一步优化方案，所述红外射线发射机构包括三脚架、连接在三脚架上的限位支架以及活动连接在限位支架上的红外射线发射器，红外射线发射器通过限位旋钮与限位支架限位固定。

作为本发明的进一步优化方案，所述可调式射线反射机构包括龙门架、设于龙门架水平部上的第一限位滑槽、连接在龙门架水平部上的螺杆、滑动连接在第一限位滑槽内的滑块、活动连接在滑块上的反射板、滑动连接在反射板侧壁上的滑动连接架以及滑动连接在滑动连接架上的中空筒体，滑块与螺杆螺纹连接，反射板通过限位旋钮与滑块限位固定，滑动连接架通过限位旋钮与反射板侧壁限位固定。

作为本发明的进一步优化方案，所述反射板的侧壁上设有与滑动连接架相配合的第二限位滑槽，所述滑动连接架上设有与中空筒体相配合的第三限位滑槽，中空筒体通过限位旋钮与滑动连接架限位固定，滑动连接架与反射板垂直分布。

作为本发明的进一步优化方案，所述伸缩式密封组件包括第一连接环、第二连接环、连接在第一连接环和第二连接环之间的伸缩波纹管、连接在第一连接环内圆面上的第一透光板以及连接在第二连接环内圆面上的第二透光板，第一连接环的外圆面上设有第一外螺纹，红外射线发射器上设有与第一连接环相配合的第一螺孔，所述第一连接环、第一透光板、伸缩波纹管、第二连接环和第二透光板之间形成一个密封空腔，密封空腔通过气体过滤组件与外界空气连通。

作为本发明的进一步优化方案，所述第二连接环上活动连接有第三连接环，第三连接环的外圆面上设有第二外螺纹，中空筒体的内圆面上设有与第二外螺纹相配合的内螺纹。

作为本发明的进一步优化方案，所述气体过滤组件包括连接在第一连接环上的过滤盒、可拆卸式连接在过滤盒内壁上的滤芯、可拆卸式连接在过滤盒开口端的密封套以及连接在密封套上的气压传感器，所述第一连接环上设有通气孔，通气孔的两端分别与过滤盒和密封空腔连通。

作为本发明的进一步优化方案，所述辅助限位组件包括连接在第一连接环上的壳体、活动连接在壳体内壁上的绕线筒、连接在绕线筒上的辅助限位绳、设于壳体上的第一导线孔、设于第一连接环上的第二导线孔，第一导线孔通过第二导线孔与外界连通，辅助限位绳的另一端依次穿过第一导线孔、第二导线孔并与第二连接环固定连接，辅助限位绳位于外界的区域上套设有若干个限位环，限位环可在辅助限位绳上滑动，若干个限位环上均连接有弹性伸缩杆，若干个弹性伸缩杆分别连接在伸缩波纹管上的设定部位处，辅助限位绳与第一连接环的中轴线平行设置，第一连接环、第二连接环、第三连接环和伸缩波纹管均同轴设置。

作为本发明的进一步优化方案，若干个限位环同轴设置，绕线筒与壳体连接处设有扭簧。

本发明的有益效果在于：本发明通过在射线发射器以及反射板之间增设了抗干扰机构，抗干扰机构中的伸缩式密封组件可根据实际需求进行定向伸长，可根据射线传播路径进行便捷的调节，在伸长时，吸入伸缩式密封组件的空气经过过滤后，有效的减少了射线传播时所受到的干扰，并且当可调式射线反射机构的整体随着路基发生沉降时，伸缩式密封组件上的气压传感器可以有效的检测到伸缩式密封组件内的气压变化，从而获知可调式射线反射机构的位置发生了变化，为后续观测进行预警，防止出现错误参数。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的可调式射线反射机构与抗干扰机构的相配合视图；

图3是本发明图2中A处的放大视图；

图4是本发明抗干扰机构的结构示意图；

图5是本发明图4中B处的放大视图；

图6是本发明图4中C处的放大视图；

图7是本发明图4中D处的放大视图。

图中：1、红外射线发射机构；11、三脚架；12、限位支架；13、红外射线发射器；2、可调式射线反射机构；201、龙门架；2010、第一限位滑槽；202、滑块；203、螺杆；204、反射板；2040、第二限位滑槽；205、滑动连接架；2050、第三限位滑槽；206、中空筒体；3、抗干扰机构；31、伸缩式密封组件；3101、第一连接环；3102、第一透光板；3103、伸缩波纹管；3104、第二连接环；3105、第二透光板；3106、第三连接环；32、气体过滤组件；3201、过滤盒；3202、滤芯；3203、密封套；3204、气压传感器；3205、通气孔；33、辅助限位组件；3301、壳体；3302、绕线筒；3303、辅助限位绳；3304、第一导线孔；3305、第二导线孔；3306、限位环。

具体实施方式

现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。

如图1-4所示，一种模拟高原情况的高填方路基沉降观测装置，包括设于地基上的红外射线发射机构1、设于路基上的可调式射线反射机构2、可拆卸式连接在红外射线发射机构1和可调式射线反射机构2之间的抗干扰机构3以及置于路基上待测点处的红外射线接收器，红外射线发射机构1用于沿着与水平面设定角度方向发射红外射线，红外射线穿过抗干扰机构3后射向可调式射线反射机构2，可调式射线反射机构2用于将红外射线以垂直方向反射至红外射线接收器；

抗干扰机构3包括伸缩式密封组件31、设于伸缩式密封组件31上的气体过滤组件32和辅助限位组件33，伸缩式密封组件31内部空间通过气体过滤组件32与伸缩式密封组件31外部空间连通，辅助限位组件33用于调节伸缩式密封组件31中轴线的弯曲度，伸缩式密封组件31的两端均可供红外射线穿透。

需要说明的是，在进行路基沉降观测时，通过在地基设定位置处搭设红外射线发射机构1，在路基上搭设可调式射线反射机构2，根据路基待测点的位置，对可调式射线反射机构2的反射角度进行调节，使得最终经过可调式射线反射机构2反射的红外射线能够被路基待测点处放置的红外射线接收器接收，此时，根据可调式射线反射机构2和相应红外射线发射机构1之间的射线传播路径，将伸缩式密封组件31拉长至相应长度后，将其连接有气体过滤组件32的一端连接在红外射线发射机构1上，其中，伸缩式密封组件31在拉长过程中，其内部空间体积变大，从而产生负压，该负压将外界空气抽入伸缩式密封组件31内，空气在抽入的过程中流经气体过滤组件32，可有效的将空气中的灰尘、水汽以及其他根据施工环境产生的颗粒杂质进行过滤，进入伸缩式密封组件31内的空气对红外射线影响大大减小，可有效的提高射线在伸缩式密封组件31内传播的稳定性，大大提高了观测数据的准确性，伸缩式密封组件31的长度可进行设定长度范围内的延展，在延展过程中，辅助限位组件33可跟随伸缩式密封组件31的伸长而伸长，并在伸长的过程中，始终为伸缩式密封组件31提供矫直的力，使得伸缩式密封组件31不会发生弯曲，可以使得整个伸缩式密封组件31的中轴线即为红外射线的传播路径，可以有效的防止伸缩式密封组件31在进行不同长度的延展时，其内部形成的红外射线传播空间发生变化，如弯曲，可以有效的保证红外射线的传播稳定性。

如图2所示，红外射线发射机构1包括三脚架11、连接在三脚架11上的限位支架12以及活动连接在限位支架12上的红外射线发射器13，红外射线发射器13通过限位旋钮与限位支架12限位固定。

需要说明的是，可根据路基设计参数，对红外射线发射器13的角度进行便捷的调节，调节时，可获知红外射线与水平面之间的夹角度数，用于计算沉降数据。

如图1、图2和图3所示，可调式射线反射机构2包括龙门架201、设于龙门架201水平部上的第一限位滑槽2010、连接在龙门架201水平部上的螺杆203、滑动连接在第一限位滑槽2010内的滑块202、活动连接在滑块202上的反射板204、滑动连接在反射板204侧壁上的滑动连接架205以及滑动连接在滑动连接架205上的中空筒体206，滑块202与螺杆203螺纹连接，反射板204通过限位旋钮与滑块202限位固定，滑动连接架205通过限位旋钮与反射板204侧壁限位固定；

反射板204的侧壁上设有与滑动连接架205相配合的第二限位滑槽2040，滑动连接架205上设有与中空筒体206相配合的第三限位滑槽2050，中空筒体206通过限位旋钮与滑动连接架205限位固定，滑动连接架205与反射板204垂直分布。

需要说明的是，根据路基待测点位置，可通过螺杆203对滑块202进行调节，使得滑块202沿着水平方向进行移动，方便其移动至路基待测点位置处，然后根据射线射入角度，进行调节反射板204与水平面之间的夹角，可以使得最终经反射板204发射的红外射线以垂直水平面的方向射出，并由路基待测点设置的红外射线接收器对红外射线进行接收，从而获知红外射线的传播时间，基于待测点于地基上的垂点与红外射线发射器13之间的距离以及红外射线发射器13与水平面之间的夹角，计算出红外射线发射器13与反射板204之间的红外射线传播路径的长度，配合红外射线被红外射线接收器接收的时间，即可计算出红外射线传播总长度，总长度减去红外射线发射器13与反射板204之间的红外射线传播路径的长度，即可获知反射板204与红外射线接收器之间的距离，用三角函数计算出的反射板204与垂点之间的距离，减去实际获知的反射板204与红外射线接收器之间的距离，即可获知路基实际高度，与初始设计参数对比后，即可获知路基待测点是否发生沉降以及沉降的数值。

如图4和图5所示，伸缩式密封组件31包括第一连接环3101、第二连接环3104、连接在第一连接环3101和第二连接环3104之间的伸缩波纹管3103、连接在第一连接环3101内圆面上的第一透光板3102以及连接在第二连接环3104内圆面上的第二透光板3105，第一连接环3101的外圆面上设有第一外螺纹，红外射线发射器13上设有与第一连接环3101相配合的第一螺孔，第一连接环3101、第一透光板3102、伸缩波纹管3103、第二连接环3104和第二透光板3105之间形成一个密封空腔，密封空腔通过气体过滤组件32与外界空气连通；

第二连接环3104上活动连接有第三连接环3106，第三连接环3106的外圆面上设有第二外螺纹，中空筒体206的内圆面上设有与第二外螺纹相配合的内螺纹。

需要说明的是，如上述，在将伸缩式密封组件31连接在红外射线发射器13与中空筒体206之间时，可先将伸缩式密封组件31拉长至设定长度或先将伸缩式密封组件31中的第一连接环3101与红外射线发射器13进行连接，随后通过拉动第二连接环3104或第三连接环3106，使得第二连接环3104或第三连接环3106远离第一连接环3101，在远离的过程中，连接在第一连接环3101和第二连接环3104之间的伸缩波纹管3103逐渐的被拉长，此时，第一连接环3101、第一透光板3102、伸缩波纹管3103、第二连接环3104和第二透光板3105之间形成的一个密封空腔的体积逐渐的增大，产生负压，该负压将外界的空气抽入密封空腔内，空气在抽入密封空腔的过程中，流经气体过滤组件32，可将空气中的杂质进行过滤，从而有效的隔绝外界因素对红外射线传播造成的影响，可以为红外射线的传播提供稳定的传播路径，当第三连接环3106处于中空筒体206处时，通过旋转第三连接环3106即可将其连接在中空筒体206上，形成一个稳定的传播路径。红外射线从第一透光板3102射入后途经密封空腔，并从第二透光板3105射向反射板204，因反射板204与红外射线接收器之间的距离较小，影响较小，所以并未在红外射线接收器和反射板204之间增设相应的伸缩式密封组件31，也可进行设置，根据实际需求进行调整即可。

如图4和图5所示，气体过滤组件32包括连接在第一连接环3101上的过滤盒3201、可拆卸式连接在过滤盒3201内壁上的滤芯3202、可拆卸式连接在过滤盒3201开口端的密封套3203以及连接在密封套3203上的气压传感器3204，第一连接环3101上设有通气孔3205，通气孔3205的两端分别与过滤盒3201和密封空腔连通。

需要说明的是，如上述，当空气被抽入密封空腔时，从过滤盒3201的开口端流入，流经滤芯3202后被过滤，过滤后的空气从通气孔3205流入密封空腔中，也可采用气泵进行辅助充气，这样就无需手动拉长整个伸缩波纹管3103，当伸缩波纹管3103达到设定长度时，即可将密封套3203重新密封过滤盒3201的开口端，从而使得伸缩波纹管3103内气压处于稳定状态，当龙门架201位置发生变化时，会导致伸缩波纹管3103受到影响，如进一步拉长、压缩伸缩波纹管3103或使其倾角发生变化时，伸缩波纹管3103会发生弯曲的情况，此时，其内部的气压会发生相应的变化，通过气压传感器3204可以有效的感测到气压的变化，从而获知龙门架201的位置发生变化。

如图4、图6和图7所示，辅助限位组件33包括连接在第一连接环3101上的壳体3301、活动连接在壳体3301内壁上的绕线筒3302、连接在绕线筒3302上的辅助限位绳3303、设于壳体3301上的第一导线孔3304、设于第一连接环3101上的第二导线孔3305，第一导线孔3304通过第二导线孔3305与外界连通，辅助限位绳3303的另一端依次穿过第一导线孔3304、第二导线孔3305并与第二连接环3104固定连接，辅助限位绳3303位于外界的区域上套设有若干个限位环3306，限位环3306可在辅助限位绳3303上滑动，若干个限位环3306上均连接有弹性伸缩杆，若干个弹性伸缩杆分别连接在伸缩波纹管3103上的设定部位处，辅助限位绳3303与第一连接环3101的中轴线平行设置，第一连接环3101、第二连接环3104、第三连接环3106和伸缩波纹管3103均同轴设置；

若干个限位环3306同轴设置，绕线筒3302与壳体3301连接处设有扭簧。

需要说明的是，如上述，当伸缩波纹管3103被拉长时，第二连接环3104和第一连接环3101之间的距离增大，随着第二连接环3104的移动，会带动辅助限位绳3303逐渐的被抽出，抽出后的辅助限位绳3303在扭簧的作用扭矩下，始终是处于绷直的状态，而滑动套设在辅助限位绳3303上的若干个限位环3306均处于同轴状态，弹性伸缩杆内也设有弹簧，随着伸缩波纹管3103的伸长，其直径也在发生变化，可通过弹性伸缩杆对伸缩波纹管3103进行辅助定位，辅助限位绳3303始终处于绷直的状态，而弹性伸缩杆会相应的伸长，以适配伸缩波纹管3103的直径变化，因限位环3306和伸缩波纹管3103之间的距离相同，因此，在伸缩波纹管3103被拉长的过程，可以始终保持伸缩波纹管3103的每一部分均是处于同轴的状态，可以有效的防止红外射线在传播时受阻。

上面对本实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。

Claims (9)

1.一种模拟高原情况的高填方路基沉降观测装置，其特征在于，包括设于地基上的红外射线发射机构（1）、设于路基上的可调式射线反射机构（2）、可拆卸式连接在红外射线发射机构（1）和可调式射线反射机构（2）之间的抗干扰机构（3）以及置于路基上待测点处的红外射线接收器，所述红外射线发射机构（1）用于沿着与水平面设定角度方向发射红外射线，红外射线穿过抗干扰机构（3）后射向可调式射线反射机构（2），可调式射线反射机构（2）用于将红外射线以垂直方向反射至红外射线接收器；

所述抗干扰机构（3）包括伸缩式密封组件（31）、设于伸缩式密封组件（31）上的气体过滤组件（32）和辅助限位组件（33），伸缩式密封组件（31）内部空间通过气体过滤组件（32）与伸缩式密封组件（31）外部空间连通，辅助限位组件（33）用于调节伸缩式密封组件（31）中轴线的弯曲度，伸缩式密封组件（31）的两端均可供红外射线穿透。

2.根据权利要求1所述的一种模拟高原情况的高填方路基沉降观测装置，其特征在于，所述红外射线发射机构（1）包括三脚架（11）、连接在三脚架（11）上的限位支架（12）以及活动连接在限位支架（12）上的红外射线发射器（13），红外射线发射器（13）通过限位旋钮与限位支架（12）限位固定。

3.根据权利要求2所述的一种模拟高原情况的高填方路基沉降观测装置，其特征在于，所述可调式射线反射机构（2）包括龙门架（201）、设于龙门架（201）水平部上的第一限位滑槽（2010）、连接在龙门架（201）水平部上的螺杆（203）、滑动连接在第一限位滑槽（2010）内的滑块（202）、活动连接在滑块（202）上的反射板（204）、滑动连接在反射板（204）侧壁上的滑动连接架（205）以及滑动连接在滑动连接架（205）上的中空筒体（206），滑块（202）与螺杆（203）螺纹连接，反射板（204）通过限位旋钮与滑块（202）限位固定，滑动连接架（205）通过限位旋钮与反射板（204）侧壁限位固定。

4.根据权利要求3所述的一种模拟高原情况的高填方路基沉降观测装置，其特征在于，所述反射板（204）的侧壁上设有与滑动连接架（205）相配合的第二限位滑槽（2040），所述滑动连接架（205）上设有与中空筒体（206）相配合的第三限位滑槽（2050），中空筒体（206）通过限位旋钮与滑动连接架（205）限位固定，滑动连接架（205）与反射板（204）垂直分布。

5.根据权利要求4所述的一种模拟高原情况的高填方路基沉降观测装置，其特征在于，所述伸缩式密封组件（31）包括第一连接环（3101）、第二连接环（3104）、连接在第一连接环（3101）和第二连接环（3104）之间的伸缩波纹管（3103）、连接在第一连接环（3101）内圆面上的第一透光板（3102）以及连接在第二连接环（3104）内圆面上的第二透光板（3105），第一连接环（3101）的外圆面上设有第一外螺纹，红外射线发射器（13）上设有与第一连接环（3101）相配合的第一螺孔，所述第一连接环（3101）、第一透光板（3102）、伸缩波纹管（3103）、第二连接环（3104）和第二透光板（3105）之间形成一个密封空腔，密封空腔通过气体过滤组件（32）与外界空气连通。

6.根据权利要求5所述的一种模拟高原情况的高填方路基沉降观测装置，其特征在于，所述第二连接环（3104）上活动连接有第三连接环（3106），第三连接环（3106）的外圆面上设有第二外螺纹，中空筒体（206）的内圆面上设有与第二外螺纹相配合的内螺纹。

7.根据权利要求6所述的一种模拟高原情况的高填方路基沉降观测装置，其特征在于，所述气体过滤组件（32）包括连接在第一连接环（3101）上的过滤盒（3201）、可拆卸式连接在过滤盒（3201）内壁上的滤芯（3202）、可拆卸式连接在过滤盒（3201）开口端的密封套（3203）以及连接在密封套（3203）上的气压传感器（3204），所述第一连接环（3101）上设有通气孔（3205），通气孔（3205）的两端分别与过滤盒（3201）和密封空腔连通。

8.根据权利要求7所述的一种模拟高原情况的高填方路基沉降观测装置，其特征在于，所述辅助限位组件（33）包括连接在第一连接环（3101）上的壳体（3301）、活动连接在壳体（3301）内壁上的绕线筒（3302）、连接在绕线筒（3302）上的辅助限位绳（3303）、设于壳体（3301）上的第一导线孔（3304）、设于第一连接环（3101）上的第二导线孔（3305），第一导线孔（3304）通过第二导线孔（3305）与外界连通，辅助限位绳（3303）的另一端依次穿过第一导线孔（3304）、第二导线孔（3305）并与第二连接环（3104）固定连接，辅助限位绳（3303）位于外界的区域上套设有若干个限位环（3306），限位环（3306）可在辅助限位绳（3303）上滑动，若干个限位环（3306）上均连接有弹性伸缩杆，若干个弹性伸缩杆分别连接在伸缩波纹管（3103）上的设定部位处，辅助限位绳（3303）与第一连接环（3101）的中轴线平行设置，第一连接环（3101）、第二连接环（3104）、第三连接环（3106）和伸缩波纹管（3103）均同轴设置。

9.根据权利要求8所述的一种模拟高原情况的高填方路基沉降观测装置，其特征在于，若干个限位环（3306）同轴设置，绕线筒（3302）与壳体（3301）连接处设有扭簧。