一種水預(yù)壓條件下沉降測量方法
【專利摘要】本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種簡單、直接、方便、快速測量在水預(yù)壓條件下軟土地基沉降的方法。通過真實的測量軟土地基中心帶的沉降來反映整個路基的沉降，從而彌補了當(dāng)前水預(yù)壓條件下軟土地基的沉降用其圍堰（土形成）的沉降所替代的不足，導(dǎo)致不能真實的描述相應(yīng)的沉降而使預(yù)壓效果不理想，不能控制好軟土地基的工后沉降，嚴(yán)重導(dǎo)致路基運營不安全。本發(fā)明的水預(yù)壓條件下軟土地基沉降測量方法，主要包括水中沉降測量裝置和對這種裝置提出的一種水預(yù)壓軟土地基沉降觀測方法，使得能準(zhǔn)確的測量在水預(yù)壓條件下軟土地基的沉降。本發(fā)明可以推廣運用于所有軟土地基、機場的水預(yù)壓工程中的沉降觀測。
【專利說明】
一種水預(yù)壓條件下沉降測量方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種水預(yù)壓條件下沉降測量方法，特指在軟土地基上進行水預(yù)壓過程中，在水里直接測量軟土地基中心帶的沉降，通過對普通沉降板裝置的改造和設(shè)置，使得在水中測量軟土地基成為可能，同時對測量設(shè)備和測量方法的改進，可以實現(xiàn)在陸地上測量水預(yù)壓條件下的軟土地基的沉降。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)外對在軟土路基上進行水預(yù)壓條件下沉降的測量是通過把觀測點設(shè)在圍堰上，在圍堰上埋設(shè)沉降板，然后用水準(zhǔn)儀去測量軟土水預(yù)壓地基圍堰上沉降，用圍堰的沉降代替地基中心帶的沉降，這種方法比較簡單，也易于操作，但是，該測量方法只是測量水預(yù)壓地基邊緣的沉降，由于水預(yù)壓條件下圍堰上的地質(zhì)條件、環(huán)境條件等與軟土地基中心帶有很大的差別，因此，與水預(yù)壓地基中心帶的沉降有很大的區(qū)別，測量的數(shù)據(jù)也往往不能真實去反映軟土地基在水預(yù)壓條件下的沉降。目前尚未有一種在水預(yù)壓條件下直接測量軟土地基中心帶的沉降的測量方法，且當(dāng)前的其他間接測量方法，存在著測量精度低，誤差大，而且不能真實的反映軟土路基在水預(yù)壓條件下沉降的弊端。所以，發(fā)明一種直接測量水預(yù)壓條件下沉降測量的方法就顯得很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種簡單、直接、方便、快速測量在水預(yù)壓條件下軟土路基的沉降的方法。通過真實的測量軟土地基中心帶的沉降來反映整個地基的沉降，來彌補當(dāng)前技術(shù)上存在的一些缺點。
[0004]本發(fā)明的一種水預(yù)壓條件下沉降測量方法，通過發(fā)明一些巧妙的構(gòu)造沉降板和設(shè)置沉降板，使得在水中測量軟土路基的沉降成為可能，并且還可以比較輕松的觀測到軟土地基的真實沉降。
[0005]為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種水預(yù)壓條件沉降測量方法，所述的方法包括以下步驟:。
[0006]步驟一:構(gòu)造和設(shè)置沉降板，由于薄膜強度比較低，很容易就破裂，就在一小塊薄膜上鋪一層細砂作為砂墊層1，如(圖1)，再在它上面安放沉降觀測裝置。這樣就一方面方便安平沉降板，另一方面也可以起到緩沖的作用，減小儀器對薄膜的壓力，避免破壞薄膜。
[0007]沉降板是在水中，這就要求砂墊層必須密封，以防止水的進入，在其上覆蓋不透水的密封膜使與水隔絕，再用焊接機把薄膜焊接在大薄膜上，這樣的緩沖層就做好了，可以有效的減少儀器對薄膜的損壞。
[0008]如(圖1 )，在薄膜2上用防水膠粘貼一層土工布3，以防止該裝置對薄膜2的損壞，作為一層過渡材料，起到緩沖的作用，避免應(yīng)力集中。
[0009]如(圖1 )，在土工布上安放一個圓形的發(fā)泡塑料桶4，也用防水膠粘在土工布3上，選的發(fā)泡塑料強度比泡沫高，可塑性也要好很多，可以很好的把上層傳過來的力分散開來，避免應(yīng)力集中，最大程度的減小對薄膜的應(yīng)力和應(yīng)變，最大程度的去分散應(yīng)力。
[0010]在發(fā)泡塑料桶4中也設(shè)計了一砂墊層，可以很好的來減少4與8之間的應(yīng)力集中，分散應(yīng)力，使應(yīng)力分布更加的均勻，更重要的是可以很好的安平沉降板5。而在4和8之間我們用防水膠密封，阻止水進入的細砂層，破壞整個儀器的平衡。到這里，用來安放儀器的緩沖裝置和安平裝置已經(jīng)做好。
[0011]而桶8是一個用來放沉降板的裝置，因為整個測量裝置都是在水中，所以，需要模擬一個在沉降板在土中的環(huán)境，而桶8就是起到這個作用。如前所述的桶8采用塑料化工桶，它的強度比較高，耐水性也好。首先在它里面鋪一層土，模擬基槽，然后在土上用細砂找平土底面，安放沉降板，且應(yīng)保證管節(jié)的傾斜度不大于0.3%，達到沉降觀測的要求。將預(yù)制的悶頭旋緊于管頂，立即在桶里回填土再壓實，填到如附圖(圖1)所示。為了避免水進入桶中，在土的上面鋪一層薄的砂漿，再在砂漿層上涂一層防水膠，這樣就可以防止水進入到桶中，而砂漿層和防水膠層可以起到進一步固定沉降板，也可以加重整個監(jiān)測裝置的重量，進一步固定裝置。
[0012]進一步，采用水準(zhǔn)儀、經(jīng)瑋儀、銦鋼尺、紅外線測距儀和滑軌相結(jié)合測距，從而測量出沉降板的沉降，如附圖(圖2)所示。
[0013]【具體實施方式】:本發(fā)明專利主要是針對軟土路基上進行水預(yù)壓的沉降問題，下面對本發(fā)明的測量方法并結(jié)合附圖2、3、4、5、6進行下列詳細描述。
[0014]步驟一:首先在道路軟土地基圍堰上確定處于同一直線上的兩點A、C (如附圖2)，并經(jīng)過水準(zhǔn)儀測得A、C兩點高程Ha、He,用紅外線測距儀測得A、B兩點的距離Lab。
[0015]步驟二:根據(jù)直線定線原則，對于處于同一直線上的兩點，可先在圍堰上A點上架設(shè)經(jīng)瑋儀，對中整平后，望遠鏡的十字絲對準(zhǔn)沉降裝置桿上點B，然后固定水平轉(zhuǎn)動螺旋，最后在圍堰上定出C點。
[0016]步驟三:由于橋臺基礎(chǔ)一般都進行了加固處理，所以相對軟土地基的沉降，橋臺沉降可以忽略不計，因此一般已知水準(zhǔn)點都設(shè)于橋頭，所以通?？捎蓸蝾^已知水準(zhǔn)點的高程可以定出A、C點的高程Ha、He,以及D點高程Hd。
[0017]步驟四:在C點立一帶水準(zhǔn)泡的銦鋼尺，然后用立于A點的經(jīng)瑋儀，首先盤左測定B點與水平視線之間的夾角α，然后旋轉(zhuǎn)水平度盤180°，并倒轉(zhuǎn)望遠鏡進行盤右測定夾角β，則一測回角值a=(a + β)/2.又設(shè)B點到ED的距離為d，則由公式tana=d/L得d=tanaXLo于是可得B點的高程Hb=Hd_d。
[0018]步驟六:經(jīng)過一段時間對軟土地基的水預(yù)壓之后，用上述同樣的方法再測定B點的高程Hb'，則可以知道在這一段時間內(nèi)，B點的沉降量Λ d=Hb-Hb ;預(yù)壓一段時間之后，軟基可能會產(chǎn)生沉降，則沉降裝置可能會產(chǎn)生沉降，但是會伴隨一些偏斜，對其沉降產(chǎn)生一些誤差，所以可以根據(jù)以下方法來消除。
[0019]本發(fā)明主要是針對軟土地基在水預(yù)壓條件下地基的沉降問題，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步詳細描述。
[0020]步驟一:首先在圍堰上找到與豎直測桿B (如附圖2)相對應(yīng)的1、2、3、4點，并且分別在這幾點開槽，并在槽里灌上30~50mm的細砂找平層，再在找平層上鋪板，再用水平尺使板水平，最后在板上安置滑軌。
[0021]步驟二:在灌水前，分別在1、2、3、4點架上紅外線測距儀，照在測桿預(yù)先標(biāo)記的點位上，并記下初始距離L1、L2、L3、L4。
[0022]步驟三:過了一段時間之后，由于軟基的不穩(wěn)定，測桿會產(chǎn)生沉降，或者也會有一定的偏斜，但是由于預(yù)先安好的滑軌是水平的，所以移動測距儀，可以測出預(yù)先標(biāo)記點位平面的第二次距離I/ 1、I/ 2、I/ 3、I/ 4。
[0023]步驟四:根據(jù)前后兩次的距離差Λ L11、A L22、A L33、A L44，算出該點的水平偏斜距L，下面結(jié)合圖來導(dǎo)出軟土路基的水預(yù)壓沉降計算公式。
[0024]由附圖(圖3)、(圖4)、(圖5)、(圖6)知道，由于軟基水預(yù)壓沉降或多或少會有偏斜對沉降造成一定影響，所以要用測得的沉降減去偏斜造成的相對沉降，而要求出相對沉降，只需把O點下移至O'點，然后算出對應(yīng)點的偏斜沉降，下面用幾何的方法來進行推導(dǎo)。
[0025]由(圖5)可知，而其上面中線上的一點A的水平斜向距離可由I點和2點加3點和 4 點的平均值算得，即為:Λ xl= (Δ L22+D/2), Δ yl= (Δ L11+D/2)，
Δ χ2= (Δ L44+D/2)，Δ y2= (Δ L33+D/2)。
[0026]于是由(圖6 )知，LAlCl= (V Δ 2χ1+Δ 2yl +V Λ 2 χ2+Λ 2 y2)/2，又AlO=A' 10=d，而由我們在桿上預(yù)先布置好了的單元格知道，A' lCl=b,所以可以求得。
[0027]β = {(d+b)2 +d2 -L2 A1C1} /2.d.(d+b)，
β =arcC0S {(d+b)2 C+d2 -L2 AlCl} /2.d.(d+b)，β =A' 1E1/A' 10，A' IEl=A' 10.sin β，
又由于OA' IAl為等腰三角形，故A' 1Α1=2.d.sin β /2。
[0028]再由三角形相似原則:Λ OA' IEl相似于Λ 00' 1D1，
故 A'1Ε1/0'IDl=OA'1/00'I, O'IDl=A'1Ε1/0Α'I.00'1，
Δ OA' IAl相似于Λ 00' 101，
故 A'1Α1/0' 101=0Α1/001，O'1l=A'1Α1/0Α1.001，
于是O' I相對于01偏斜沉降為:hOlDl= V L2O' 1l-L2O' IDl，
如上所述，則B點總的沉降量為:h總=Λ d-h01Dl。
[0029]本發(fā)明的有益效果是:
1.本發(fā)明是一種水預(yù)壓條件下沉降測量方法，通過對水預(yù)壓條件下軟土地基的直接測量，可以更好更真實的反映軟基的沉降；
2.本發(fā)明的沉降的測量方法簡便易行，測量精度能滿足工程實際需求，本測量方法可以供軟基設(shè)計人員準(zhǔn)確的知道在水預(yù)壓下軟基的沉降量，從而更好的了解軟土地基的特性，對在軟土地基上進行的道路設(shè)計和施工都有一定的指導(dǎo)意義。保證了測量人員不需要水中作業(yè)，就可以比較容易的測量水預(yù)壓下軟基的沉降；
3.該測量比較容易，測量方法也相對簡單，提供一種簡單、直接、方便、快速測量在水預(yù)壓下軟土地基的沉降的裝置和方法。
[0030]注:此發(fā)明方法不局限于上述的實施過程，其他任何人在本發(fā)明的提示下都可以得出其他各種形式的發(fā)明產(chǎn)物，但是不論在形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的各種技術(shù)方案，都落在此發(fā)明方法的保護范圍之內(nèi)。
【附圖說明】
[0031]圖1為軟土地基沉降觀測試驗裝置圖2為本發(fā)明的沉降觀測示意圖圖3為本發(fā)明的測桿位移空間變化圖圖4為本發(fā)明的偏斜觀測示意圖圖5為本發(fā)明的測桿局部大樣圖圖6為本發(fā)明的觀測點的計算簡圖
圖1中1-泥土 2-細砂3-土工布4-發(fā)泡塑料容器5-沉降板6-砂漿找平層7-防水膠8-盛裝材料容器9-測桿
【主權(quán)項】
1.一種水預(yù)壓條件下沉降測量方法，特指在軟土地基進行水預(yù)壓過程中，在水里直接測量軟土地基中心帶的沉降，本發(fā)明的一種水預(yù)壓沉降測量方法，其特征在于我們通過發(fā)明一些巧妙的構(gòu)造和設(shè)置沉降板測量裝置，并且提出了在水預(yù)壓中心帶直接測量沉降的方法，使得在水中測量軟土路基的沉降成為可能，并且我們還可以比較輕松的觀測到軟土路基的真實沉降。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉降板測量裝置(如附圖1)，其特征在于它包括沉降板、砂墊層、薄膜、土工布、發(fā)泡塑料桶、防水膠等，并且巧妙的把它們連接在一起。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沉降板由鋼板、金屬測桿和保護套管組成，其特征在于它的底板尺寸是50cmX50cmX lcm，測桿直徑為3cm，保護套管內(nèi)徑7_8cm，壁厚3_5mm。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的砂墊層，其特征在于砂墊層的厚度為20-30_，為細砂，同時摻入一定數(shù)量的碎石或卵石，但其摻量要符合設(shè)計要求，并且顆粒級配應(yīng)良好。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)泡塑料桶，其特征在于它是采用發(fā)泡塑料制成，它的尺寸為 60*60*50cm。6.它強度比泡沫高，可塑性也要好很多，可以很好的把上層傳過來的力分散開來，避免應(yīng)力集中，最大程度的減小對薄膜的應(yīng)力和應(yīng)變，最大程度的去分散應(yīng)力。7.一種水預(yù)壓沉降測量方法，我們采用水準(zhǔn)儀、經(jīng)瑋儀、銦鋼尺、紅外線測距儀和滑軌相結(jié)合測距(如附圖2、3、4、5、6)，從而測量沉降板的沉降，其特征在于，包括如下步驟: (1)首先在道路軟土路基圍堰上確定處于同一直線上的兩點A、C，并經(jīng)過水準(zhǔn)儀測得A、C兩點高程Ha、He,用紅外線測距儀測得A、B (沉降裝置桿上的標(biāo)記點)兩點的距離Lab; (2)根據(jù)直線定線原則，對于處于同一直線上的兩點，可先在圍堰上A點上架設(shè)經(jīng)瑋儀，對中整平后，望遠鏡的十字絲對準(zhǔn)沉降裝置桿上點B，然后固定水平轉(zhuǎn)動螺旋，; (3)由于橋臺基礎(chǔ)一般都進行了加固處理，所以相對軟土路基的沉降，橋臺沉降可以忽略不計，因此一般已知水準(zhǔn)點都設(shè)于橋頭，所以通?？捎蓸蝾^已知水準(zhǔn)點的高程可以定出A、C點的高程Ha、He,以及D點高程Hd; (4)在C點立一帶水準(zhǔn)泡的銦鋼尺，然后用立于A點的經(jīng)瑋儀，首先盤左測定B點與水平視線之間的夾角α，然后旋轉(zhuǎn)水平度盤180°，并倒轉(zhuǎn)望遠鏡進行盤右測定夾角β，則一測回角值a= (α + β )/2; (5)又設(shè)B點到ED的距離為d,則由公式tana=d/L得d=tanaXL;于是可得B點的高程 Hb=Hd-d; (6)經(jīng)過一段時間對軟土地基的水預(yù)壓之后，用上述同樣的方法再測定B點的高程Hb'，則可以知道在這一段時間內(nèi)，B點的沉降量Λ (!=Hb-Hb-。8.注:此發(fā)明方法不局限于上述的實施過程，其他任何人在本發(fā)明的提示下都可以得出其他各種形式的發(fā)明產(chǎn)物，但是不論在形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的各種技術(shù)方案，都落在此發(fā)明方法的保護范圍之內(nèi)。
【文檔編號】E02D1/02GK105862702SQ201510032767
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年1月23日
【發(fā)明人】李友云, 胡小松, 蔡彰, 高英力, 黃娟, 劉澤, 易萬勝
【申請人】長沙理工大學(xué)