[发明专利]一种基于液位差的地基沉降的观测方法

说明书

技术领域

本发明属于土木水利工程技术领域，特别涉及一种基于液位差的地基沉降观测方法。

 

背景技术

地基的沉降观测问题已经成为高速公路、市政公路、铁路等工程建设施工和既有线路运营的技术难题，准确测量出地基的沉降量是一个值得重视的问题，通过监测地基的沉降量可以减少甚至防止不均匀沉降或沉降过大给施工运营带来的巨大损失。在本发明之前，常规的沉降观测方法主要有沉降板法、剖面沉降管法、埋入式沉降观测装置等。

沉降板测量法是一种较传统的监测方法，观测装置是由钢底板、金属测杆及保护套管组成。该方法在实际应用中有以下的弊端：（1）沉降管必须伸出地面，很容易被施工车辆撞弯或撞倾斜，这就直接影响了观测结果的准确性；（2）在实际施工过程中，为了避免沉降管遭到破坏，施工车辆要绕过沉降管，也就导致沉降管周围土体压实度不够，这不仅给施工车辆带来很大不便，还容易引起地基的不均匀沉降；（3）沉降管的护管直径较大，由于碾压次序的问题，护管会受到两侧不等的侧向土压力而被挤歪，引起测量误差，且这种误差随着填筑高度的增加而增加；（4）这种方法的数据观测费时费工，每测量一点都需要人工采用水准仪进行读数。

剖面沉降测试法在地基沉降监测中也有所应用，尤其在小断面测量中应用较多。剖面沉降测试装置主要由探头、充液管道（测斜管）、信号电缆、储液箱及测度仪器组成。这种观测方法有如下缺陷：（1）测斜管自身强度较大，在较软的地基土体内就可能不会随着土体发生变形，也就无法准确测出地基的沉降；（2）测斜管本身没有伸缩性，当沉降较大时，测斜管连接处可能会发生断裂，导致泥土进入，从而影响测斜仪深入测量，一旦测斜管发生断裂，那么整个断面都无法进行测量；（3）剖面沉降观测的结果是整个剖面的沉降，而实际工程中可能只需要测路中和路肩的沉降，这也就相当于增加了观测成本；（4）剖面沉降观测的成本较高且观测质量较难控制，这也是该方法尚未得到普遍应用的重要原因。（5）剖面沉降仪测量时也是很费事的，要将探头从断面的一端穿过整个路堤拉到另一端，有时还需要进行两次观测才能得到路堤沉降。因此只能适用于断面宽度较小的工程，不适宜大面积推广应用于施工观测中。

中国专利（专利号ZL02218324.8）公开了一种埋入式沉降观测装置，主要是由沉降管、沉降容器、观测仪及电表组成，该装置在施工中得到了一定的应用。该装置相对于前面两种有一定的优越性，其优点在于地基在建筑过程中和完成使用后的沉降是在地基一侧的观测管进行观测，不影响施工，结构简单。但工程实践表明，该装置在具体应用中存在以下的缺陷：（1）只能进行单点测量，沉降管埋在对应的待测点与外部电表相连，如果要测多点的沉降，就需要埋入相应个数的该装置；（2）该装置是通过管道将沉降容器和观测管相连，只有当沉降管内充满水，才能保证沉降管的水位跟观测管是一致的，在地基沉降过程中，装置的连接部分（如管道连接部分）可能会转动被拉开，若连接处发生渗漏，则该装置就完全失去了测量地基沉降的功能，不适合做长期观测；（3）该装置的测量精度也是不能保证的，因为在观测过程中，观测管的帽盖是要解开的，其中的水会蒸发，尤其在夏天，观测管的水位是得不到保证的。

 

发明内容

本发明的目的就是在于克服上述传统沉降观测方法的缺陷，发明一种新型基于液位差的地基沉降的观测方法。

本发明采用的技术方案是：

一种基于液位差的地基沉降观测方法，其步骤在于：

（1） 在具有一定刚度的折叠式软管内放置多个液位传感器，将导线从软管一端引出； 

（2） 将该软管埋入被测地基相应位置，软管在路堤施工过程中不会被压坏，同时也有一定的伸缩性，当地基发生较大沉降时软管可以自由伸长；

（3） 将软管的一侧安装单向阀门，另一侧与储液箱相连，并在储液箱中放入一定量的液体；

（4） 打开单向阀门，将管内充满液体；

（5） 引出的导线与地基一侧的液位观测仪器相连；

（6） 在地基的沉降过程中，软管随之沉降，并发生相应的变形导致管内的液压发生变化，通过外部液位观测仪器读出液位的变化；

（7） 算出波纹管内部各液位传感器位置对应的液位传感器位置处与储液箱内液面的液位差；

（8） 计算地基的沉降。公式如下：

式中：即液位传感器位置处与储液箱内液面的液位差；为液位传感器位置处与储液箱内液面的液位差；为液体的密度。

 

本发明的优点和效果在于：