CN210737312U - 一种路基形变监测系统 - Google Patents

Abstract

一种路基形变监测系统，包括设置于标准基准点的卫星定位组件、设置于测量基准点的监测组件、分别设置于多个分层观测点的测量组件以及控制设备；标准基准点位于不易发生形变的区域；测量基准点和多个分层观测点位于路基测量区域；控制设备通过传输总线分别与卫星定位组件、监测组件和测量组件连接。本实用新型通过设置于标准基准点的卫星定位组件，获得作为参考标准的第一高程值，以通过该第一高程值对测量基准点的高程差值进行校准，以及对各观测点对应的高程差值进行校准，从而准确获得各分层观测点的形变程度，无需人工手动测量分层观测点的高程，相比于现有的人工手动测量路基分层的方案，其操作误差小，功效高。

Description

一种路基形变监测系统

技术领域

本实用新型涉及岩土工程检测技术领域，尤其涉及一种路基形变监测系统。

背景技术

路基的分层监测是岩土工程监测的主要内容，传统的分层监测采用分层沉降仪，由沉降导管外套波纹管及磁环组成，现场手动利用电磁式深层沉降仪探头人工观测磁环深度，并需要根据临近基准点采用光学仪器人工测量管口标高，进而推算出不同深度测点的高程变化。

但这类方法测量精度不高(一般大于5mm)，难以满足高标准毫米级的精度要求，且在深厚土层区基准点由于埋设深度(传统的仪器一般无法穿透超过百米厚的压缩土层)有限，往往受抽水及基坑开挖等各种人工活动的影响，在长期监测中基准点所处的土层(也即松散压缩层)仍会产生细微沉降，无法保证基准点绝对稳定，从而导致整体测量误差，人工观测同时也存在操作误差，劳动强度大，功效低等问题。如何解决上述问题，目前尚无有效解决方案。

实用新型内容

为解决现有存在的技术问题，本实用新型实施例提供一种路基形变监测系统。

为达到上述目的，本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：

本实用新型实施例提供一种路基形变监测系统，所述系统包括：设置于标准基准点的卫星定位组件、设置于测量基准点的监测组件、分别设置于多个分层观测点的测量组件以及控制设备；所述标准基准点位于不易发生形变的区域；所述测量基准点和所述多个分层观测点位于路基测量区域；所述控制设备通过传输总线分别与所述卫星定位组件、所述监测组件和所述测量组件连接；

所述卫星定位组件，用于基于接收的卫星信号获得所述测量基准点相对于所述标准基准点的第一高程值，通过所述传输总线发送所述第一高程值至所述控制设备；

所述监测组件包括第一计量器件，用于获得第一高程差值，通过所述传输总线发送所述第一高程值至所述控制设备；所述第一高程差值表征所述测量基准点的形变程度；

所述测量组件包括第二计量器件，用于获得第二高程差值，通过所述传输总线发送所述第二高程差值至所述控制设备；所述第二高程差值表征所述测量组件对应的分层观测点的形变程度。

在上述方案中，所述测量组件还包括定位器件；

所述定位器件由路基面从上向下按照预设深度设置于对应分层观测点处；

所述定位器件的一端固定于对应分层观测点所在位置，所述定位器件的另一端于所述路基面连接所述第二计量器件。

在上述方案中，所述定位器件包括：定位管和用于保护所述定位管的隔离层；

所述定位管的一端通过混凝土固定在对应的分层观测点所在位置，所述定位管的另一端于所述路基面刚性连接所述第二计量器件；

所述隔离层包覆所述定位管。

在上述方案中，所述定位管为定位钢管，所述隔离层为聚氯乙烯层，所述聚氯乙烯层包覆所述定位钢管。

在上述方案中，所述隔离层的一端与混凝土面间隔预设距离；所述隔离层的另一端与所述路基面相接触。

在上述方案中，所述第一计量器件和/或所述第二计量器件设置有保护罩。

在上述方案中，所述监测组件设置于位于路基面的观测平台上，所述第一计量器件固定于所述观测平台上。

本实用新型实施例提供一种路基形变监测系统，所述系统包括：设置于标准基准点的卫星定位组件、设置于测量基准点的监测组件、分别设置于多个分层观测点的测量组件以及控制设备；所述标准基准点位于不易发生形变的区域；所述测量基准点和所述多个分层观测点位于路基测量区域；所述控制设备通过传输总线分别与所述卫星定位组件、所述监测组件和所述测量组件连接；所述卫星定位组件，用于基于接收的卫星信号获得所述测量基准点相对于所述标准基准点的第一高程值，通过所述传输总线发送所述第一高程值至所述控制设备；所述监测组件包括第一计量器件，用于获得第一高程差值，通过所述传输总线发送所述第一高程值至所述控制设备；所述第一高程差值表征所述测量基准点的形变程度；所述测量组件包括第二计量器件，用于获得第二高程差值，通过所述传输总线发送所述第二高程差值至所述控制设备；所述第二高程差值表征所述测量组件对应的分层观测点的形变程度。采用本实用新型实施例所提供的路基形变监测系统，通过设置于标准基准点的卫星定位组件，获得作为参考标准的第一高程值，以通过该第一高程值对测量基准点的高程差值进行校准，以及对各观测点对应的高程差值进行校准，从而准确获得各分层观测点的形变程度，无需人工手动测量分层观测点的高程，相比于现有的人工手动测量路基分层的方案，其操作误差小，功效高。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种路基形变监测系统的平面布置示意图；

图2为本实用新型实施例的一种路基形变监测系统中的分层观测点纵向布置示意图；

图3为本实用新型实施例的一种路基形变监测系统中的分层观测点横向布置示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实用新型的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型实施例提供一种路基形变监测系统，图1为本实用新型实施例提供的一种路基形变监测系统的平面布置示意图；图2为本实用新型实施例提供的一种路基形变监测系统中的分层观测点纵向布置示意图；图3为本实用新型实施例提供的一种路基形变监测系统中的分层观测点横向布置示意图；结合图1、图2和图3所示，所述系统10包括：设置于标准基准点的卫星定位组件101、设置于测量基准点的监测组件102、分别设置于多个分层观测点的测量组件103以及控制设备104；所述标准基准点位于不易发生形变的区域；所述测量基准点和所述多个分层观测点位于路基测量区域；所述控制设备104通过传输总线分别与所述卫星定位组件101、所述监测组件102和所述测量组件103连接；

所述卫星定位组件101，用于基于接收的卫星信号获得所述测量基准点相对于所述标准基准点的第一高程值，通过所述传输总线发送所述第一高程值至所述控制设备104；

所述监测组件102包括第一计量器件1021，用于获得第一高程差值，通过所述传输总线发送所述第一高程值至所述控制设备104；所述第一高程差值表征所述测量基准点的形变程度；

所述测量组件103包括第二计量器件1031，用于获得第一高程差值，通过所述传输总线发送所述第一高程值至所述控制设备104；所述第二高程差值表征所述测量组件对应的分层观测点的形变程度。

需要说明的是，本实用新型实施例中的路基形变可以为路基不同深度的沉降或上拱变形。

所述控制设备104通过传输总线分别与所述卫星定位组件101、所述监测组件102和所述测量组件103连接；作为一种示例，所述卫星定位组件101、所述第一计量器件1021、所述第二计量器件1031与所述控制设备104之间可以通过传输总线连接，通过所述传输总线传输控制信号或数据。例如，所述卫星定位组件101可通过传输总线向控制设备104传输第一高程值；所述第一计量器件1021可通过传输总线向控制设备104传输第一高程差值；所述第二计量器件1031可通过传输总线向控制设备104传输第二高程差值。

这里，标准基准点需要作为参照物，需要确保标准基准点位于的区域比较稳定，不会发生形变，所述标准基准点可以位于该区域的任何位置，在此不做限定，为了方便理解，作为一种示例，可以在距离路基预设距离内选取地基稳定的基岩区作为标准基准点的区域，在该区域任选一点作为标准基准点，作为一种具体的实施方式，该预设距离可以为10～20公里，该地基稳定的基岩区可以为山上面的岩石上。于该地基稳定的基岩区视野开阔处设点浇筑混凝土观测墩，该观测墩的形状可以根据实际情况进行确定，为了方便了解，这里示例说明，可以将观测墩的形状设置为高1.5～2.0m、长0.3m、宽0.3m的混凝土观测方墩，该观测方墩下部可以嵌入基岩连为一体，作为标准基准点，该标准基准点为固定点，其高程可以保持不变。对应的，设置于标准基准点的卫星定位组件101可以在该观测方墩顶安装卫星定位组件101，具体的，可以在该观测方墩顶用螺栓固定卫星定位组件101，该卫星定位组件101可以包括天线接收器、天线杆、避雷器等等。

所述测量基准点和所述多个分层观测点位于路基测量区域，其中，路基测量区域可以为路基发生形变的任何区域，作为一种示例，该路基测量区域可以包括路基面、填土中间、填土底面以及地基下不同深度的区域。所述测量基准点的位置可以位于路基测量区域视野开阔处的任何位置，在此不做限定，为了方便理解，作为一种示例，可以在路基面测量区域设置一个观测平台，作为测量基准点，该观测平台可以采用厚度不小于10cm的钢筋混凝土板或厚度不小于1cm的刚板组成，该观测平台尺寸可以为长0.4m、宽0.4m的方形。对应的，设置于测量基准点的监测组件102可以为在所述观测平台面上安装监测组件102，具体的，可以将监测组件102用螺栓固定在所述观测平台面上。

所述多个分层观测点可以分别位于路基面或者由路基面从上向下按照预设深度进行设置分层观测点，该预设深度可以根据实际情况进行确定，例如该预设深度可以为0.5m、1m、2m等等。作为一种示例，可以分别于路基填土及地基中不同深度设立分层观测点，该分层观测点可以分别设置于路基面、填土中间、填土底面、地基下2m、地基下4m、地基下6m等。对应的，设置于多个分层观测点的测量组件103可以是针对每个分层观测点都设置一个测量组件103。

在本实施例中，卫星定位组件101可以为全球定位系统(GPS，GlobalPositioningSystem)和/或北斗卫星导航系统(BDS，BeiDouNavigationSatelliteSystem)。卫星定位组件101可以接收卫星信号，基于所述卫星信号获得所述测量基准点相对于所述标准基准点的第一高程值；这里，所述标准基准点是作为参照物，其为固定点，该标准基准点的高程可以为已知的，该高程可以是该标准基准点的实际高程，也可以是任意设置的高程。由于卫星信号中可以携带有测量基准点相对于标准基准点的高度，该高度是测量基准点相对于标准基准点的相对高度，卫星定位组件101可以根据标准基准点的高程和测量基准点相对于标准基准点的相对高度确定所述测量基准点相对于所述标准基准点的第一高程值。为了方便理解，进行举例说明，假设标准基准点的高程为100km，测量基准点相对于标准基准点的相对高度为正或负10km，正10km表示测量基准点的高程高于标准基准点10km，负10km表示测量基准点的高程低于标准基准点10km，当测量基准点相对于标准基准点的相对高度为正10km时，则基于所述卫星信号获得所述测量基准点相对于所述标准基准点的第一高程值为110km；当测量基准点相对于标准基准点的相对高度为负10km时，则基于所述卫星信号获得所述测量基准点相对于所述标准基准点的第一高程值为90km。由上所述，卫星定位组件101便可以基于所述卫星信号获得所述测量基准点相对于所述标准基准点的第一高程值。

第一计量器件1021和第二计量器件1031可以是一种高精度测量高差的计量器具，具体的可以采用精度不低于0.5mm、灵敏度不低于0.01mm的高精度自动监测计量器具。作为一种示例，第一计量器件1021和第二计量器件1031可以为液位计。当测量基准点发生形变时，该形变可以是测量基准点向下沉降或向上拱，第一计量器件1021按照高差相同及高程传递原理，能实时测量出测量基准点向下沉降或向上拱的高度，具体的是第一计量器件1021能将测量基准点向下沉降或向上拱的高度实时反映为第一高程差值，同理，当分层观测点发生形变时，第二计量器件1031按照高差相同及高程传递原理，能实时测量出分层观测点向下沉降或向上拱的高度，具体的是第二计量器件1031能将分层观测点向下沉降或向上拱的高度实时反映为第二高程差值。这里，第一计量器件1021和第二计量器件1031可以具备通讯功能，实时将高程差值通过该通讯功能传递给控制设备104。第一计量器件1021和第二计量器件1031也可以有传输接口，通过传输接口与传输总线连接，将高程差值通过传输总线传递给控制设备104。

控制设备104可以位于任意位置，在此不做限定，为了方便理解，作为一种示例，可以将控制设备104的位置设置在路基面测量区域观测平台的周边，如图1所示，在图1中，由于监测组件102用螺栓固定在所述观测平台面上，控制设备104的位置可以位于监测组件102的附近。

控制设备104可以为能够实现对数据进行自动采集，并将采集后的数据进行相应的处理的设备，在此不做限定。作为一种示例，控制设备104可以为电脑、工作站、服务器等电子设备。控制设备104可以实时或定时获得所述第一高程值、所述第一高程差值和所述第二高程差值中的至少一种数据，基于所述第一高程值、所述第一高程差值和所述第二高程差值确定所述分层观测点的高程可以为基于所述第一高程值和所述第一高程差值实时确定所述测量基准点的高程，再基于所述测量基准点的高程和所述第二高程差值确定所述分层观测点的高程。作为一种示例，可以基于所述第一高程值加或减所述第一高程差值确定所述测量基准点的高程，再基于所述测量基准点的高程加或减所述第二高程差值确定所述分层观测点的高程。其中，加是针对形变为上拱变形的情况，减是针对形变为沉降变形的情况。

在本实用新型的一种可选实施例中，所述测量组件103还包括定位器件1032；

所述定位器件1032由路基面从上向下按照预设深度设置于对应分层观测点处；

所述定位器件1032的一端固定于对应分层观测点所在位置，所述定位器件1032的另一端于所述路基面连接所述第二计量器件。

这里，所述定位器件1032由路基面从上向下按照预设深度设置于对应分层观测点处可以根据预设深度由路基面从上向下分层钻孔，钻孔后回填细石混凝土至分层观测点上方预设距离的位置，在混凝土凝固前插入定位器件1032。其中，该钻孔的孔径可以根据实际情况进行确定，作为一种示例，该孔径可以为90mm。该预设深度可以根据实际情况进行确定，例如该预设深度可以为0.5m、1m、2m等等。作为一种示例，可以分别于路基填土及地基中不同深度设立观测点，该分层观测点可以分别设置于路基面、填土中间、填土底面、地基下2m、地基下4m、地基下6m等。该预设距离可以根据实际情况进行确定，作为一种示例，可以钻孔后回填细石混凝土至分层观测点上方300mm的位置。

分层观测点可以根据需要设置多个，每个分层观测点需要设置一个定位器件1032，相邻两个定位器件1032之间可以间隔预设距离，该预设距离可以根据实际需要进行设置，例如0.5m、1m等等。所述定位器件1032的一端固定于对应分层观测点所在位置可以理解为所述定位器件1032的下端固定于该定位器件1032对应的一个分层观测点，作为一种示例，所述定位器件1032的下端可以通过混凝土固定于该定位器件1032对应的一个分层观测点。所述定位器件1032的另一端于所述路基面连接所述第二计量器件以理解为所述定位器件1032的上端于所述路基面连接所述第二计量器件，作为一种示例，所述定位器件1032的上端都于所述路基面刚性连接所述第二计量器件。

所述定位器件1032可以为不变形器件，当所述分层观测点发生形变时，所述定位器件1032可以随着分层观测点的形变进行上或下移动，以使所述分层观测点的形变程度实时反映为所述第二高程差值。为了方便理解，示例说明，当分层观测点向下沉降时，所述定位器件1032随着分层观测点的沉降向下移动，分层观测点向下沉降的高度与定位器件1032向下移动的高度相同，第二计量器件可以灵敏的测量出该高度，并将该高度实时反映为所述第二高程差值；当分层观测点向上拱时，所述定位器件1032随着分层观测点的上拱向上移动，分层观测点上拱的高度与定位器件1032向上移动的高度相同，第二计量器件可以灵敏的测量出该高度，并将该高度实时反映为所述第二高程差值。如此，使得所述分层观测点的形变程度实时反映为所述第二高程差值。

在本实用新型的一种可选实施例中，所述定位器件1032包括：定位管10321和用于保护所述定位管的隔离层10322；

所述定位管10321的一端通过混凝土固定在对应的分层观测点所在位置，所述定位管10321的另一端于所述路基面刚性连接所述第二计量器件；

所述隔离层10322包覆所述定位管10321。

这里，所述定位管的隔离层10322包覆定位管10321。定位管10321为不变形管。所述定位管10321的一端通过混凝土固定在对应的分层观测点所在位置可以在分层观测点上的混凝土凝固前由路基面向下插入所述定位管10321，以使所述定位管10321的下端通过混凝土固定在对应的分层观测点所在位置，对应的，所述定位管10321的另一端于所述路基面刚性连接所述第二计量器件可以为所述定位管10321的上端在所述路基面刚性连接所述第二计量器件，其中，刚性连接可以使所述定位管10321的上端与所述第二计量器件连接为了一个整体，当所述定位管10321产生位移时，与之相连的所述第二计量器件可以灵敏的测量出该位移。

作为一种示例，所述定位管10321可以为定位钢管，所述隔离层可以10322为聚氯乙烯层，所述聚氯乙烯层包覆所述定位钢管。

这里，所述聚氯乙烯层(PVC，PolyvinylChloride)包覆所述定位钢管可以为所述定位钢管外套所述聚氯乙烯层。由于聚氯乙烯层在抗氧化，抗强酸以及抗还原上都有着超高的性能，能够抵抗气候变化带来的腐蚀侵害等现象，因此，聚氯乙烯层可以对定位钢管起到很好的保护作用，作为一种示例，该聚氯乙烯层可以为聚氯乙烯管。

需要说明的是，所述隔离层10322的一端与混凝土面间隔预设距离；所述隔离层10322的另一端与所述路基面相接触。

这里，所述隔离层10322的一端与混凝土面间隔预设距离主要是为了避免隔离层10322与混凝土连接可能会对各分层观测点产生影响，使得各分层观测点的形变程度存在误差。所述预设距离可以根据实际情况进行确定，作为一种示例，该预设距离可以为0.3～0.5m。

在本实用新型实施例中，所述控制设备分别与所述第一计量器件、所述第二计量器件和所述卫星定位组件通过传输总线连接。

这里，所述第一计量器件、所述第二计量器件和所述卫星定位组件可以自动测量数据，并将测量的数据通过传输总线传输到控制设备，使控制设备能实时获取数据，并进行相应的处理。

在本实用新型实施例中，所述第一计量器件1021和/或所述第二计量器件1031设置有保护罩。

这里，该保护罩主要对计量器件起保护作用，该保护罩可以包覆计量器，作为一种示例，该保护罩可以外套在计量器上。保护罩的设置可以根据实际情况进行确定，该实际情况可以根据计量器处的位置处是否会对计量器产生损坏。如果计量器处的位置处都会对计量器产生损坏，则将所述第一计量器件1021和所述第二计量器件1031都设置有保护罩，如果计量器处的位置处可能不会对计量器产生损坏，则可以只对所述第一计量器件1021设置有保护罩或只对所述第二计量器件1031设置有保护罩。

在本实用新型实施例中，所述监测组件102设置于位于路基面的观测平台上，所述第一计量器件1021固定于所述观测平台上。

这里，可以在路基面测量区域视野开阔处设置观测平台，作为测量基准点，在该观测平台面上安装监测组件102，所述监测组件102中的第一计量器件1021固定于所述观测平台上。作为一种示例，第一计量器件1021可以通过螺栓固定于所述观测平台上。

本实用新型实施例提供的路基形变监测系统，其中，所述控制设备，通过设置于标准基准点的卫星定位组件，获得作为参考标准的第一高程值，以通过该第一高程值对测量基准点的高程差值进行校准，以及对各观测点对应的高程差值进行校准，从而准确获得各分层观测点的形变程度，无需人工手动测量分层观测点的高程，相比于现有的人工手动测量路基分层的方案，其操作误差小，功效高。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种路基形变监测系统，其特征在于，所述系统包括：设置于标准基准点的卫星定位组件、设置于测量基准点的监测组件、分别设置于多个分层观测点的测量组件以及控制设备；所述标准基准点位于不易发生形变的区域；所述测量基准点和所述多个分层观测点位于路基测量区域；所述控制设备通过传输总线分别与所述卫星定位组件、所述监测组件和所述测量组件连接；

所述卫星定位组件，用于基于接收的卫星信号获得所述测量基准点相对于所述标准基准点的第一高程值，通过所述传输总线发送所述第一高程值至所述控制设备；

所述监测组件包括第一计量器件，用于获得第一高程差值，通过所述传输总线发送所述第一高程值至所述控制设备；所述第一高程差值表征所述测量基准点的形变程度；

所述测量组件包括第二计量器件，用于获得第二高程差值，通过所述传输总线发送所述第二高程差值至所述控制设备；所述第二高程差值表征所述测量组件对应的分层观测点的形变程度。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测量组件还包括定位器件；

所述定位器件由路基面从上向下按照预设深度设置于对应分层观测点处；

所述定位器件的一端固定于对应分层观测点所在位置，所述定位器件的另一端于所述路基面连接所述第二计量器件。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述定位器件包括：定位管和用于保护所述定位管的隔离层；

所述定位管的一端通过混凝土固定在对应的分层观测点所在位置，所述定位管的另一端于所述路基面刚性连接所述第二计量器件；

所述隔离层包覆所述定位管。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述定位管为定位钢管，所述隔离层为聚氯乙烯层，所述聚氯乙烯层包覆所述定位钢管。

5.根据权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所述隔离层的一端与混凝土面间隔预设距离；所述隔离层的另一端与所述路基面相接触。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一计量器件和/或所述第二计量器件设置有保护罩。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监测组件设置于位于路基面的观测平台上，所述第一计量器件固定于所述观测平台上。

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