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专利名称：基于液力测量的水平多点沉降监测装置及其监测方法
技术领域：
本发明涉及路基或桥梁及类似建筑物的沉降监测，尤其是一种基于液力测量的水平多点沉降监测装置及其监测方法，特别适用于路桥或路隧等连接处产生的差异沉降监测。
背景技术：
高速铁路、客运专线的高速行驶需要提供一个高平顺性和稳定性的轨下基�。�由于高速铁路客运专线对纵向不均匀沉降非常敏感，要求高速铁路和客运专线对路基沉降有严格的控制。目前，沉降监测通常采用水准仪或全站仪进行人工监测，而铁路客运专线线路长、 监测断面多、测点数据大，采用人工监测存在费时、费力、工作量大、监测结果人为因素影响大的缺点。静力水准仪由液面位置测量高程变化，长期稳定性比较差，抗干扰能力差，不易实现多点沉降的自动监测。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种测量精度高、稳定性好、现场安装简便且易于实现自动监测的基于液力测量的水平多点沉降监测装置及其监测方法。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种基于液力测量的水平多点沉降监测装置，其关键技术在于其包括设置于基准点处的储液罐，设置于基准点以及监测点处的监测容器、硅微压差传感器以及沉降采集仪，以及用于锚固硅微压差传感器的沉降板；所述储液罐、监测容器借助连通管连通，所述硅微压差传感器的感应膜片与监测容器内的液面密封接触，所述硅微压差传感器的输出端接沉降仪的相应输入端，所有硅微压差传感器之间连通有用于保证空气压力一致的空气管；所述沉降板埋设于路基下。进一步的改进，上述连通管末端连接有用于减少连通管内气泡的回流管，所述回流管另一端的液面高度高于储液罐液面高度。进一步的改进，上述空气管的末端连接有用于排除空气管内湿气的回气管。优选的，上述连通管、回流管、空气管以及回气管捆绑为一体穿设在弹性保护软管内。上述的储液罐内的液体为防冻液。上述沉降采集仪内装有用于采集信号并进行解算的软件。上述监测装置的监测方法步骤为
1)在基准点和监测点安装好沉降板、储液罐、硅微压差传感器、连通管、回流管、空气管以及回气管，调节基准点和监测点处的监测容器大致在同一高度，其为初始位置；
2)当监测点路基沉降时，连通管和硅微压差传感器也随即下沉，连通管内的液体对监测点的硅微压差传感器形成液压，硅微压差传感器采集信号后传输给沉降采集仪，沉降采集仪经过换算处理后后可得出沉降高度。
本发明的原理是连通管和监测容器内的液体压力与安装高度相关，当监测点发生沉降，则该点与基准点间的压力会发生变化。通过硅微压差传感器检测监测点与基准点的压力，既可以获得监测点相对于基准点间的高程变化，然后再通过数据分析和计算即可获得监测点的沉降变化。采用上述技术方案所产生的有益效果在于本发明克服了静力水准仪由液面位置测量高程变化带来的弊端，现场安装使用方便，抗干扰能力强，易于实现在一定水平区域内的多个监测点沉降的自动监测，且测量精度高、长期稳定性好，非常适用于高速铁路客运专线的沉降变形长期自动监测；设置的回流管可以很好的防止液体灌装时气泡的产生，并且可通过定期回流管定期释放部分液体以减少气泡；通过在空气管中注入干燥空气并通过回气管带出各监测点设备中的湿气，可保证测量的准确性，并延长监测设备使用寿命。


图I是本发明的结构示意其中，I、储液罐；2、硅微压差传感器；3、监测容器；4、空气管；5、连通管；6、回流管；A 代表基准点，B代表第一监测点，C代表第二监测点。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。参见附图1，本发明在基准点处设有储液罐I、监测容器3、硅微压差传感器2、沉降采集仪以及沉降板，其中硅微压差传感器2紧固在沉降板上，沉降板埋设在路基位置；在监测点处同样设有监测容器3、硅微压差传感器2、沉降采集仪以及沉降板；所述储液罐I、监测容器3借助连通管5连通，连通管5的末端连接有回流管6，回流管6的出口应高于储液罐I液面上端，该回流管6是为了减少管线内液体灌注时气泡的产生，还可定期通过释放部分液体以减少气泡，所述硅微压差传感器2的感应膜片与监测容器3内的液面接触，所述硅微压差传感器2的输出端经电缆接沉降采集仪的输入端，所有硅微压差传感器2之间连通有空气管4，该空气管4是为了给硅微压差传感器2提供一致的参考气压，在空气管4的末端连接有回气管，应定期通过空气管4注入干燥空气并通过回气管带出各监测点设备中的湿气。管线内的液体为低挥发低热胀冷缩系数的防冻液。沉降采集仪可采用现有常用的产品，在沉降采集仪内设有嵌入式系统来进行数据的采集及解算，其亦采用现有普遍使用的换算方法或软件即可。使用时，硅微压差传感器2的电缆可放到空气管4里面。储液罐I和连通管5选用耐_40°C低温的聚氨基甲酸酯管，连通管5、回流管6和空气管4、回气管等捆绑在一起，在这些管线的外侧包覆具有抗压能力的弹性保护软管以保护内部管线不被压扁或刺穿。考虑到在沉降时会发生位移引起线缆长度变化，埋设沉降板及硅微压差传感器2时应预留一段长度以防拉断管线。采用上述监测装置的测量步骤为
O首先在选择好的基准点和监测点安装好沉降板、储液罐I、硅微压差传感器2、连通管5、回流管6、空气管4以及回气管，并将各管线连通，充满液体(空气管4和回气管除外)，然后进行调节，安装时基准点和监测点安装在大致同一高度，但不要求完全在同一水平面内，储液罐I安装高度依据测试量程和精度要求而不同，当测试量程为±50mm、精度为O. Imm时，储液罐I液面应比基准点和监测点的硅微压差传感器高IOOmm ;当测试量程为 ±500mm、精度为Imm时，储液罐I液面应比基准点和监测点硅微压差传感器高1000mm，其为初始位置；
2)当监测点路基沉降时，连通管5和硅微压差传感器2也随即下沉，连通管5内的液体对监测点的硅微压差传感器2形成液压，硅微压差传感器2采集信号后传输给沉降采集仪， 沉降采集仪经过换算处理后后可得出沉降高度。其中，具体的换算过程为设已知储液罐I内的液体比重为l/α，则可以通过测量得到的基准点A的压力P。以及第一监测点B和第二监测点C的压力P” P2等(可根据需要设置多个监测点)，换算出基准点和监测点距离储液罐液面的高度Htl= a *P0> H1= a
H2= α *Ρ2等；则可算得沉降监测点相对基准点A的高程差hfH K=H2-Htl ;通过对各点高程差进行分析即可得监测点沉降量，即可掌握各监测点的沉降变化。若基准点发生沉降，则需配合人工观测的基准点沉降量，获得所有待观测点的沉降量。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种基于液力测量的水平多点沉降监测装置，其特征在于其包括设置于基准点处的储液罐(I)以及设于基准点和监测点处的监测容器(3)、硅微压差传感器(2)、沉降采集仪以及用于锚固所述硅微压差传感器(2)的沉降板；所述储液罐(I)、监测容器(3)借助连通管(5)连通，所述硅微压差传感器(2)的感应膜片与监测容器(3)内的液面密封接触，所述硅微压差传感器(2)的输出端接沉降采集仪的相应输入端，所有硅微压差传感器(2)之间连通有用于保证空气压力一致的空气管(4);所述沉降板埋设于路基下。
2.根据权利要求I所述的基于液力测量的水平多点沉降监测装置，其特征在于所述连通管(5 )末端连接有用于减少连通管(5 )内气泡的回流管(6 )，所述回流管(6 )另一端的液面高度高于储液罐(I)液面高度。
3.根据权利要求2所述的基于液力测量的水平多点沉降监测装置，其特征在于所述空气管(4)的末端连接有用于排除空气管内湿气的回气管。
4.根据权利要求3所述的基于液力测量的水平多点沉降监测装置，其特征在于所述连通管(5)、回流管(6)、空气管(4)以及回气管捆绑为一体且穿设在一设置的弹性保护软管内。
5.根据权利要求4所述的基于液力测量的水平多点沉降监测装置，其特征在于所述监测容器(3 )为监测管，其竖直设于连通管(5 )上。
6.根据权利要求5所述的基于液力测量的水平多点沉降监测装置，其特征在于所述储液罐(I)内的液体为防冻液。
7.根据权利要求6所述的基于液力测量的水平多点沉降监测装置，其特征在于所述沉降采集仪内装有用于采集信号并进行换算的软件。
8.权利要求7所述的基于液力测量的水平多点沉降监测装置的监测方法，其特征在于所述监测方法的步骤为O安装并连接在基准点和监测点安装好沉降板、储液罐(I)、硅微压差传感器(2)、连通管(5)、回流管(6)、空气管(4)以及回气管，调节基准点和监测点处的监测容器大致在同一高度，其为初始位置；2)测算当监测点路基沉降时，连通管(5)和硅微压差传感器(2)也随即下沉，连通管 (5 )内的液体对监测点的硅微压差传感器(2 )形成液压，硅微压差微压传感器(2 )采集该信号后并传输给沉降采集仪，沉降采集仪经过换算处理后即可得出沉降高度。
全文摘要
本发明公开了一种基于液力测量的水平多点沉降监测装置及其监测方法，用于路基或桥梁等建筑物的沉降监测，其包括设置于基准点处的储液罐，设置于基准点以及监测点处的监测容器、硅微压差传感器和沉降采集仪以及用于锚固硅微压差传感器的沉降板；储液罐、监测容器经连通管连通，硅微压差传感器的膜片与监测容器内的液面接触，硅微压差传感器的输出端接沉降仪的输入端，所有硅微压差传感器之间连通有同一空气管。本监测方法借助上述监测装置来完成，其通过硅微压差传感器检测监测点与基准点的压力，既可获得监测点相对于基准点间的高程变化，然后计算得沉降变化。本发明测量精度高、稳定性好、现场安装简便且易于实现自动监测。
文档编号G01C5/04GK102607518SQ201210040460
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月22日 优先权日2012年2月22日
发明者孙宝臣, 李剑芝, 杜彦良, 赵维刚 申请人:石家庄铁道大学