[发明专利]一种监测地基沉降的装置及其测量方法

权利要求书

1.一种监测地基沉降的装置，其特征在于：包括沉降杆、第一超声波发射器、第二超声波发射器、超声波接收器、沉降读数仪、基准桩；

所述沉降杆竖直设置于待测地基表层的观测点处；所述第一超声波发射器和第二超声波发射器设置在沉降杆上且面向基准桩，第一超声波发射器和第二超声波发射器位于沉降杆的同一侧且相隔一定的距离；所述基准桩竖直设置且底部埋设于稳固土层中，所述沉降读数仪固定在基准桩上；所述超声波接收器与沉降读数仪相连。

2.根据权利要求1所述的监测地基沉降的装置，其特征在于：还包括支座，所述支座连接设置在基准桩顶端，沉降读数仪固定于支座形成的平台上。

3.根据权利要求1所述的监测地基沉降的装置，其特征在于：所述第一超声波发射器和第二超声波发射器为压电式超声波发射器，规格分别为60KHz和40KHz。

4.根据权利要求1所述的监测地基沉降的装置，其特征在于：所述第一超声波发射器和第二超声波发射器相距50mm，两者的连线平行于沉降杆。

5.根据权利要求1所述的监测地基沉降的装置，其特征在于：所述沉降读数仪包括超声波信号输出端口和计算芯片，沉降读数仪通过超声波信号输出端口与超声波接收器连接。

6.根据权利要求1所述的监测地基沉降的装置，其特征在于：所述沉降读数仪为便携式读数仪。

7.根据权利要求1所述的监测地基沉降的装置，其特征在于：所述基准桩为混凝土桩或钢管桩。

8.根据权利要求1-7任一项所述的监测地基沉降的装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)选取基准点，将基准桩打入预设稳固土层中，将支座固定在基准桩顶端；

(2)选取观测点，将沉降杆埋置于观测点处的地基表层中，并将第一超声波发射器与第二超声波发射器固定于沉降杆上，面向基准桩；

(3)将超声波接收器与沉降读数仪中的超声波信号输出端口连接，并将沉降读数仪固定于支座上，面向沉降杆；

(4)第一超声波发射器与第二超声波发射器之间的距离为L，在初始时刻t＝T₀时，超声波接收器接收第一超声波发射器的声波后通过超声波信号输出端口传入沉降读数仪，可获得两者之间的初始斜距S_A0；超声波接收器接收第二超声波发射器的声波后通过超声波信号输出端口将数据传入沉降读数仪，可获得两者之间的初始斜距S_B0；利用三角形余弦定理可求得边长L与斜边S_A0夹角的余弦进而可求得第一超声波发射器到超声波接收器之间的初始竖直距离

(5)经过一段时间后，即t＝T_i，地基发生沉降，此时重复步骤(4)的测量得出该时刻T_i第一超声波发射器与超声波接收器之间的竖直距离其中，S_Ai表示在t＝T_i时刻第一超声波发射器到超声波接收器之间的斜距，S_Bi表示在t＝T_i时刻第二超声波发射器到超声波接收器之间的斜距，cosθ_i表示边长L与斜边S_Ai夹角的余弦；

(6)最后通过沉降读数仪上计算芯片直接显示这段时间的总沉降量