一種利用虹吸法的地面沉降觀測裝置及其觀測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及土木工程領(lǐng)域，具體涉及一種利用虹吸法的地面沉降觀測裝置及其觀 測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的液壓式沉降監(jiān)測/觀測系統(tǒng)，一般是水箱與其下部的聯(lián)通水管連接，形成 通路，且聯(lián)通水管和水箱需要始終保持一定高度。故而，對(duì)地面上的沉降監(jiān)測，需要安裝 相應(yīng)的支架將沉降水箱升高，或下挖出溝道，放置聯(lián)通水管，通過下部的聯(lián)通水管聯(lián)通各水 箱，各水箱的水位高度保持一致。對(duì)于監(jiān)測地面沉降來說，需要耗費(fèi)較多的人力和物力，十 分不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為解決上述中的技術(shù)問題，提供一種利用了虹吸原理，取消了對(duì)沉降水箱 和水管的高度要求.對(duì)地面的沉降監(jiān)測可直接放置液位裝置并進(jìn)行觀測的地面沉降觀測 裝置。
[0004] 本發(fā)明還提供了該利用虹吸原理的地面沉降觀測方法。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0006] -種利用虹吸法的地面沉降觀測裝置，包括基準(zhǔn)貯液器、觀測貯液器和聯(lián)通水管， 所述基準(zhǔn)貯液器置于選定的觀測基準(zhǔn)點(diǎn)，所述觀測貯液器置于選定的沉降觀測點(diǎn)，基準(zhǔn)貯 液器中貯存有作為標(biāo)準(zhǔn)液位的液體，其特征在于：
[0007] 基準(zhǔn)貯液器和觀測貯液器的制式和容量均相同，并均安裝有水位傳感器，基準(zhǔn)貯 液器通過聯(lián)通水管連接一個(gè)或多個(gè)觀測貯液器；
[0008] 聯(lián)通水管于基準(zhǔn)貯液器和每一處觀測貯液器的上方均設(shè)有的彎折點(diǎn)，彎折點(diǎn)的下 端為聯(lián)通端，并使聯(lián)通端豎直向下伸入至相應(yīng)的貯液器底部，使基準(zhǔn)貯液器、各觀測貯液器 間形成倒"U"形或平頂形的連接并相互聯(lián)通；
[0009] 聯(lián)通水管于基準(zhǔn)貯液器和每一處觀測貯液器的水管段分別安裝有二級(jí)水閥，同 時(shí)聯(lián)通水管于中段設(shè)有開口，并向上延伸形成注水端。
[0010] 所述水位傳感器連接有無線收發(fā)裝置，通過無線數(shù)據(jù)收發(fā)裝置將采集的液位數(shù)據(jù) 發(fā)送至數(shù)據(jù)采集終端。
[0011] 所述注水端安裝有相應(yīng)的注水控制閥，同時(shí)其注水口呈口徑向上遞增的漏斗形， 或連接有相應(yīng)的漏斗。
[0012] 所述基準(zhǔn)貯液器和基準(zhǔn)貯液器均呈柱形，且底面為平底狀，其高度為0. 2m-l. 5m， 底面直徑為lOOmm-lOOOmm，以提高觀測數(shù)據(jù)的精度。
[0013] 所述基準(zhǔn)貯液器和基準(zhǔn)貯液器采用透明材料，并均于表面設(shè)有液位高度尺。
[0014] 一種利用虹吸原理的地面沉降觀測方法，且特征在于，包括如下步驟，
[0015] 1)、在需進(jìn)行的沉降觀測地，選定觀測基準(zhǔn)點(diǎn)和一個(gè)或多個(gè)沉降觀測點(diǎn)，在觀測基 準(zhǔn)點(diǎn)和沉降觀測點(diǎn)上放置制式和容量均相同的貯液器，分別命名為基準(zhǔn)貯液器和觀測貯液 器，并在基準(zhǔn)貯液器和各觀測貯液器中均安裝水位傳感器；
[0016] 2)、通過聯(lián)通水管將基準(zhǔn)貯液器以及各觀測貯液器連接，聯(lián)通水管在每處貯液器 中均設(shè)置聯(lián)通端，并使聯(lián)通端于相應(yīng)的貯液器上方向下彎折而豎直伸入至相應(yīng)的貯液器底 部，使基準(zhǔn)貯液器、各觀測貯液器間形成倒"U"形或平頂形的連接并相互聯(lián)通；
[0017] 3)、在聯(lián)通水管于基準(zhǔn)貯液器和每一處觀測貯液器的水管段分別安裝二級(jí)水閥， 同時(shí)在聯(lián)通水管的中端設(shè)置注水端及相應(yīng)的注水控制閥；
[0018] 4)、打開注水控制閥和各二級(jí)水閥，通過注水端向聯(lián)通水管及各貯液器中注水，并 在聯(lián)通水管及各貯水器中均充滿水后，將注水控制閥和各二級(jí)水閥關(guān)閉；
[0019] 5)、通過抽水栗將基準(zhǔn)貯液器和各觀測貯液器中的水抽出一部分，抽出后各貯液 器中的水位高度降低10% -40% ;
[0020] 6)、打開各二級(jí)水閥，基準(zhǔn)貯液器、各觀測貯液器聯(lián)通，并由于各貯液器所處地面 高度不同，形成虹吸現(xiàn)象，基準(zhǔn)貯液器和各觀測貯液器的液位高度將始終保持一致；
[0021] 7)、通過基準(zhǔn)貯液器和各觀測貯液器中的水位傳感器，測得所處貯液器的初始液 位高度，并將相應(yīng)的液位數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)采集終端；
[0022] 8)、在觀測時(shí)間點(diǎn)，測定并發(fā)送數(shù)據(jù)，計(jì)算各觀測貯液器中與基準(zhǔn)貯液器中的液位 高度差，即為沉降差，取得相對(duì)沉降值。
[0023] 所述水位傳感器通過無線收發(fā)裝置，將液位數(shù)據(jù)無線傳輸至所述數(shù)據(jù)采集終端。
[0024] 本發(fā)明的地面沉降觀測裝置及其觀測方法，所有裝置的安裝都在地面上進(jìn)行，且 拆裝方便，不必挖槽放置聯(lián)通水管.也不需要做支架將相應(yīng)的設(shè)備撐高；充分利用了虹吸 原理，對(duì)地面沉降的觀測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，無需專人長時(shí)間值守，可同時(shí)對(duì)同一區(qū)域的多點(diǎn)的沉降 數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，便于計(jì)算與統(tǒng)計(jì)。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明地面沉降觀測裝置的布置示意圖。
[0026] 圖示說明：1_基準(zhǔn)貯液器、2-觀測貯液器一、3-觀測貯液器二、4-水位傳感器、 5-聯(lián)通水管、6-二級(jí)水閥、7-聯(lián)通端、8-注水端、9-注水控制閥、10-數(shù)據(jù)采集終端、11-液 位。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。
[0028] 如圖1所示的利用虹吸法的地面沉降觀測裝置，該裝置中設(shè)有的一個(gè)基準(zhǔn)貯液器 (1)和2個(gè)觀測貯液器，且均為制式和容量相同的透明柱形容器，并于表面設(shè)有液位（11) 高度尺。各貯液器內(nèi)均安裝有水位傳感器（4)，并為水位傳感器（4)配備有無線數(shù)據(jù)收發(fā) 裝置。各貯液器均為平底，便于置于相應(yīng)的地面位置后保持平衡，基準(zhǔn)貯液器（1)置于選定 的觀測基準(zhǔn)點(diǎn)，觀測貯液器一（2)和觀測貯液器二（3)置于選定的沉降觀測點(diǎn)一和沉降觀 測點(diǎn)二，基準(zhǔn)貯液器（1)中貯存有作為標(biāo)準(zhǔn)液位（11)的液體。同時(shí)，各貯液器的高度均為 I. lm，底面直徑均為300_，這樣可以在地面高度相差1米的地面進(jìn)行測試，能滿足大多數(shù) 地面的要求，并同時(shí)具有較高的測量精度。一些地面總的起伏較大，可在1米的高度差內(nèi)， 放置一個(gè)觀測貯液器進(jìn)行觀測.避免因加高觀測貯液器帶來成本增加。
[0029] 基準(zhǔn)貯液器（1)以及觀測貯液器一（2)、觀測貯液器二（3)通過聯(lián)通水管（5)連 接，聯(lián)通水管（5)于基準(zhǔn)貯液器（1)和每一處觀測貯液器的上方均設(shè)有的彎折點(diǎn)，彎折點(diǎn)的 下端為聯(lián)通端（7)，聯(lián)通端（7)豎直向下伸入至相應(yīng)的貯液器底部，使基準(zhǔn)貯液器（1)、各觀 測貯液器間形成倒"U"形或平頂形的連接并相互聯(lián)通。
[0030] 聯(lián)通水管（5)于基準(zhǔn)貯液器（1)和每一處觀測貯液器的水管段均安裝有二級(jí)水閥 (6)，用于控制各水管段中水的流通。聯(lián)通水管（5)于中段設(shè)有開口，并向上延伸形成注水 端（8)。該注水端（8)亦安裝有相應(yīng)的注水控制閥（9)，注水口呈口徑向上遞增的漏斗形， 或連接有相應(yīng)的漏斗，便于注水以及注水時(shí)的控制。
[0031] 通過各貯液器內(nèi)的水位傳感器（4)，并配合相應(yīng)的無線數(shù)據(jù)收發(fā)裝置，將各貯液器 的水位高度數(shù)據(jù)發(fā)送至相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集終端（10)，即計(jì)算機(jī)中。
[0032] 本發(fā)明利用了虹吸原理，將水箱內(nèi)部水位連通，水箱之間發(fā)生相對(duì)沉降，水箱內(nèi)部 的水位也發(fā)生改變，來得到水箱之間的相對(duì)沉降值，其測試方法為：
[0033] 1)、在需進(jìn)行的沉降觀測地，選定觀測基準(zhǔn)點(diǎn)和一個(gè)或2個(gè)沉降觀測點(diǎn)，在觀測基 準(zhǔn)點(diǎn)和2個(gè)沉降觀測點(diǎn)上放置制式和容量均相同的貯液器，分別命名為基準(zhǔn)貯液器（1)、觀 測貯液器一（2)和觀測貯液器二（3)，并在基準(zhǔn)貯液器（1)和各觀測貯液器均安裝水位傳感 器⑷；
[0034] 2)、通過聯(lián)通水管（5)將基準(zhǔn)貯液器（1)以及各觀測貯液器連接，將聯(lián)通水管（5) 在每處貯液器中均設(shè)聯(lián)通端（7)，并使聯(lián)通端（7)于相應(yīng)的貯液器上方向下彎折且豎直伸 入相應(yīng)的貯液器底部，使基準(zhǔn)貯液器（1)、觀測貯液器一（2)、觀測貯液器二（3)間均形成倒 "U"形或平頂形的連接并相互聯(lián)通；
[0035] 3)、在聯(lián)通水管（5)于基準(zhǔn)貯液器（1)、觀測貯液器一（2)和觀測貯液器二（3)的 水管段均安裝二級(jí)水閥（6)，同時(shí)在聯(lián)通水管（5)的中端設(shè)置注水端（8)并設(shè)置相應(yīng)的注水 控制閥（9);
[0036] 4)、打開注水控制閥（9)和各二級(jí)水閥（6)，通過注水端（8)向聯(lián)通水管（5)及各 貯液器中注水，并在聯(lián)通水管（5)及各貯水器中均充滿水后，將注水控制閥（9)和各二級(jí)水 閥⑶關(guān)閉；
[0037] 5)、通過抽水栗將出基準(zhǔn)貯液器（1)、觀測貯液器一（2)和觀測貯液器二（3)中 的水均抽出一部分，抽出部分需使各貯液器中的水位高度降低0. 2m ;在各貯液器的高度為 I. Im的情況下，可至少在后續(xù)中觀測0. 2m以上的沉降范圍。