專利名稱：區(qū)域分布式沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于巖土工程監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種區(qū)域分布式沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
區(qū)域性地面沉降是一種由多種因素引起的地表海拔緩慢降低的現(xiàn)象，是近年來我國(guó)和世界上許多地區(qū)出現(xiàn)的重要地質(zhì)災(zāi)害之一，這種沉降主要由構(gòu)造下沉、氣候變化、地下水開采等因素引起。目前，隨著高速鐵路的大規(guī)模修建，線路將不可避免的穿越這類區(qū)域性沉降地區(qū)。一方面，區(qū)域沉降地區(qū)本身就會(huì)產(chǎn)生較大沉降變形；另一方面，修筑鐵路將會(huì)產(chǎn)生地基附加應(yīng)力，也會(huì)不可避免地引起一定的沉降變形。因此，鐵路線路區(qū)域沉降將是多種因素共同作用的結(jié)果。而目前對(duì)較大區(qū)域地面沉降監(jiān)測(cè)的方法與儀器較少，一般采用常規(guī)水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。常規(guī)水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)較大區(qū)域地面沉降的方法，一般是通過鉆孔，在穩(wěn)定基巖上埋設(shè)基巖標(biāo)和在有關(guān)巖層層面上設(shè)置分層標(biāo)，然后利用普通沉降標(biāo)的水準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高程測(cè)量，基巖標(biāo)作為高程控制測(cè)量的基準(zhǔn)，分層標(biāo)可獲取地面下土層在外界作用影響下的變形量，因此，基巖標(biāo)與分層標(biāo)是進(jìn)行地面沉降監(jiān)測(cè)的重要技術(shù)手段。但是，對(duì)于區(qū)域性大范圍沉降監(jiān)測(cè)而言，這種方法最大弊端就是需要較大數(shù)量基準(zhǔn)標(biāo)，成本太大，而且高程測(cè)量的工作量極大。另外，在區(qū)域性沉降地區(qū)設(shè)置大量基準(zhǔn)標(biāo)具有巨大的困難，天津剛剛建成近1000米的基巖標(biāo)，目前正在建設(shè)的“蘇錫常地區(qū)地面沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)”的基巖標(biāo)均超過500m，僅上海市為全面監(jiān)測(cè)地面沉降就建設(shè)了 30多座由一個(gè)大于400m的基巖標(biāo)和若干個(gè)100 200m的分層標(biāo)組成的監(jiān)測(cè)站。由此可見，采用常規(guī)方法對(duì)鐵路全線這類區(qū)域性沉降進(jìn)行水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)的成本是相當(dāng)大的。因此，提出一種適合于鐵路長(zhǎng)遠(yuǎn)距離線路路基沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法有著重要的工程意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有區(qū)域性沉降測(cè)試技術(shù)的不足，提供一種監(jiān)測(cè)范圍廣， 監(jiān)測(cè)精度高、自動(dòng)化程度高、成本低的區(qū)域沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其相應(yīng)的測(cè)試方法。本發(fā)明由若干分段測(cè)試子系統(tǒng)和遠(yuǎn)程集中沉降監(jiān)控終端組成。分段測(cè)試子系統(tǒng)擬采用連通器和水壓力測(cè)試原理，依次測(cè)量若干子系統(tǒng)水壓力來反映各點(diǎn)的沉降。子系統(tǒng)的水壓力測(cè)量是結(jié)合自動(dòng)化控制與測(cè)試技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。分段測(cè)試子系統(tǒng)由若干特制沉降水杯、 串聯(lián)管路、并聯(lián)信號(hào)線、加水裝置、控制與測(cè)量裝置組成。在鐵路沿線沉降觀測(cè)點(diǎn)處埋設(shè)特制沉降水杯，通過單根管路將其串聯(lián)起來，然后將串聯(lián)管路連接至加水裝置。在每個(gè)沉降水杯中設(shè)置精密液位開關(guān)，在測(cè)試時(shí)加水至液位開關(guān)處，通過反饋信號(hào)控制沉降水杯中液位的位置，在測(cè)試端測(cè)試水壓力來反映沉降水杯液位高度，并用標(biāo)準(zhǔn)壓力進(jìn)行長(zhǎng)期穩(wěn)定性與精度的較正，通過理論計(jì)算得出沉降杯高程的變化(即測(cè)點(diǎn)處的沉降)，依次測(cè)試各測(cè)點(diǎn)處的沉降完成子系統(tǒng)一次沉降測(cè)量，完成各個(gè)子系統(tǒng)的一次沉降測(cè)量，繼而完成區(qū)域分布式沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一次沉降觀測(cè)。所有沿線布置的若干分段測(cè)試子系統(tǒng)組成全線的沉降監(jiān)測(cè)
3系統(tǒng)，測(cè)試都是通過自動(dòng)控制過程實(shí)現(xiàn)的，并進(jìn)行集中監(jiān)控和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸。由于在分段布置的測(cè)試子系統(tǒng)中僅需要一個(gè)高精度的測(cè)量裝置，最大限度地降低成本，采用與標(biāo)準(zhǔn)壓力瞬時(shí)對(duì)比的方式來消除測(cè)量裝置零點(diǎn)漂移和放大系數(shù)波動(dòng)的影響，提高測(cè)試精度，滿足高速鐵路無碴軌道沉降監(jiān)測(cè)的要求，并且在保證精度的條件下盡可能地?cái)U(kuò)大了測(cè)試的范圍和分段的長(zhǎng)度。本發(fā)明提出的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理科學(xué)、監(jiān)測(cè)精度高、自動(dòng)化程度高、成本低，由于測(cè)試有良好的同時(shí)性，可以一次完成所有布設(shè)范圍的導(dǎo)線測(cè)量，在區(qū)域性沉降地區(qū)最大限度地減少了水準(zhǔn)基準(zhǔn)樁的設(shè)置，并且測(cè)量可達(dá)到一等水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求。另外，分段測(cè)試子系統(tǒng)能夠獨(dú)立進(jìn)行局部的沉降監(jiān)測(cè)，也能由沉降監(jiān)控中心與若干分段測(cè)試子系統(tǒng)聯(lián)合，能夠完成大區(qū)域的監(jiān)測(cè)任務(wù)，是解決無碴軌道區(qū)域性沉降監(jiān)測(cè)的有效方法，能夠最大限度地減少區(qū)域性沉降地區(qū)昂貴的基準(zhǔn)標(biāo)的設(shè)置，節(jié)約花費(fèi)，實(shí)時(shí)反映沉降的變化，指導(dǎo)高速鐵路的建設(shè)和保證列車的安全平穩(wěn)運(yùn)行。另外，本發(fā)明集巖土、測(cè)試、自動(dòng)控制等專業(yè)為一體，將不僅提高我國(guó)高速鐵路無碴軌道沉降以及大區(qū)域沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)的水平，在地質(zhì)災(zāi)害防治、水土保持、水資源合理利用等方面也有應(yīng)用前景，促進(jìn)相關(guān)專業(yè)的發(fā)展，社會(huì)效應(yīng)顯著。


以下附圖僅旨在對(duì)本發(fā)明做示意性說明和解釋。圖1是本發(fā)明的原理圖。圖中1.特制沉降水杯，2.串聯(lián)的管路系統(tǒng)，3.加水裝置，4.液位開關(guān)信號(hào)電路， 5.分段測(cè)試子系統(tǒng)采集設(shè)備，6.遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)無線傳輸，7.沉降監(jiān)控終端。
具體實(shí)施例方式在圖1中，區(qū)域沉降測(cè)試系統(tǒng)主要由分段測(cè)試子系統(tǒng)(1、2、3、4、5構(gòu)成)和沉降監(jiān)控終端裝置7組成。在鐵路沿線沉降觀測(cè)點(diǎn)處埋設(shè)特制沉降水杯1，通過串聯(lián)管路系統(tǒng)2將路基不同高度處的沉降水杯1的進(jìn)水管連接起來，管路另一端與加水裝置3相連，加水裝置 3置于高于沉降水杯1高度的位置處。在每個(gè)沉降水杯1中設(shè)置精密液位開關(guān)。測(cè)試時(shí)，首先確定所要測(cè)試的路基部位，然后，給沉降監(jiān)控終端裝置7發(fā)出指令，通過遠(yuǎn)程無線傳輸6， 指令信號(hào)傳遞給分段測(cè)試子系統(tǒng)采集設(shè)備5，通過分段測(cè)試子系統(tǒng)采集設(shè)備5與液位開關(guān)信號(hào)電路4，開啟所要測(cè)試沉降水杯的液位開關(guān)，給沉降水杯注水，同時(shí)，還要關(guān)閉其他沉降水杯的液位開關(guān)，使水只注入所測(cè)部位沉降水杯1內(nèi)，通過液位開關(guān)信號(hào)電路4的反饋信號(hào)控制沉降水杯中液位的固定位置，在測(cè)試端測(cè)試水壓力，通過液位轉(zhuǎn)換電路，來反映沉降水杯液位高度，并用標(biāo)準(zhǔn)壓力進(jìn)行長(zhǎng)期穩(wěn)定性與精度的較正，通過理論計(jì)算得出沉降杯高程的變化(即測(cè)點(diǎn)處的沉降)，依次測(cè)試各測(cè)點(diǎn)處的沉降完成一次沉降測(cè)量。測(cè)試時(shí)自動(dòng)控制測(cè)試過程并通過6進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸。最終將采集數(shù)據(jù)輸送到沉降監(jiān)控終端7。將若干個(gè)分段測(cè)試子系統(tǒng)(1、2、3、4、5構(gòu)成)的數(shù)據(jù)輸送到沉降監(jiān)控終端7，最終形成對(duì)鐵路區(qū)域性沉降的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。
權(quán)利要求
1.一種區(qū)域分布式沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括分段測(cè)試子系統(tǒng)和沉降監(jiān)控終端組成。
2.權(quán)利1所述的一種區(qū)域分布式沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的分段測(cè)試子系統(tǒng)分布于一個(gè)大的區(qū)域，其由若干特制沉降水杯、串聯(lián)管路、并聯(lián)信號(hào)線、加水裝置、采集裝置組成。通過單根管路將每個(gè)特制沉降水杯串聯(lián)，并接至加水裝置。每個(gè)子系統(tǒng)水杯通過信號(hào)線與分段測(cè)試子系統(tǒng)采集設(shè)備相連接，所述的沉降監(jiān)控終端通過無線傳輸與分段測(cè)試子系統(tǒng)相連接。
3.權(quán)利2所述的一種區(qū)域分布式沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)特制沉降水杯中設(shè)置精密液位開關(guān)及相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種區(qū)域分布式沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由若干分段測(cè)試子系統(tǒng)和沉降監(jiān)控終端組成。通過在鐵路沿線沉降觀測(cè)點(diǎn)處埋設(shè)特制沉降水杯，利用串聯(lián)至加水裝置的管路系統(tǒng)及特制水杯的內(nèi)的精密液位開關(guān)，對(duì)特制沉降水杯中液位進(jìn)行控制，在測(cè)試端測(cè)試水壓力來反映特制沉降水杯液位高度，通過理論計(jì)算得出沉降杯高程的變化(即測(cè)點(diǎn)處的沉降)，測(cè)試采用自動(dòng)控制測(cè)試過程并進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸。本發(fā)明能夠完成大區(qū)域的監(jiān)測(cè)任務(wù)，能夠最大限度地減少區(qū)域性沉降地區(qū)昂貴的基準(zhǔn)標(biāo)的設(shè)置，節(jié)約花費(fèi)，能夠?qū)崟r(shí)反映沉降的變化，是解決高速鐵路區(qū)域性沉降監(jiān)測(cè)的有效方法，并能指導(dǎo)高速鐵路的建設(shè)和保證列車的安全平穩(wěn)運(yùn)行。
文檔編號(hào)G08C17/02GK102564391SQ20101061125
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者付兵先, 劉杰, 史存林, 葉陽升, 姚建平, 張千里, 朱忠林, 王立軍, 程愛君, 程遠(yuǎn)水, 蔡德鉤, 閆宏業(yè), 韓自力, 馬偉斌 申請(qǐng)人:中國(guó)鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所