CN106092046B - 一种单连通封闭压力式沉降测量***及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单连通封闭压力式沉降测量***及其测量方法，所述***包括若干个沉降测点，所述每个沉降测点处设置有一个沉降测量装置，所述沉降测量装置包括一个或两个压力罐，压力罐固定在底座上，所述底座通过固定螺杆安装在混凝土墩上，所述压力罐内均固定有压力传感器，相邻沉降测点间的沉降测量装置内的压力罐通过连通管道两两相连，所述压力罐顶部还设置有加液口；所述方法步骤包括：埋设测量装置安装位置、安装沉降测量装置、灌注液体、确定计算基准值及计算各沉降测点的沉降量。本发明测点间单独连通，各自互不影响，可独立工作，通过测量压力来推算沉降量，测点均采用全封闭形式，具有受外界环境影响小、稳定可靠的优点。
Description
技术领域
本发明属于水利水电工程中混凝土大坝沉降监测领域，具体涉及一种单连通封闭压力式沉降测量***及其测量方法。
背景技术
在混凝土大坝沉降监测中，常用的技术手段主要有：水准测量、双金属标、真空激光准直、静力水准等。上述几种监测手段均存在一定的局限性和缺陷，例如水准测量对周围环境要求较高，当在坝体基础廊道内进行观测时，由于光线、线路等原因，观测结果往往出现不满足精度要求的情况，需要重复观测，由此耗费大量的人力和时间，同时水准观测难以实现自动化，达不到连续可靠观测的要求；双金属标观测精度较高，但单个测点的施工成本很高，实现全断面设置非常不经济，仅适用于选取个别点设置来作为沉降观测的校测基点；真空激光准直***不仅施工成本高，对环境要求高，维护费用高，且由于坝体基础廊道较为潮湿等因素，不适于布置在坝体基础廊道内，因此常布置在坝顶，兼具水平位移和垂直位移观测；静力水准较上述几种方式有非常明显的优势，其既可以布置在基础廊道内观测坝基沉降，也可布置在坝顶观测坝顶沉降，同时其观测精度较高，可实现自动化观测，因此在混凝土大坝沉降监测中被广泛使用。静力水准主要依据连通管原理制成，其内置恒定浮力式浮筒，通过外置CCD坐标仪观测浮筒位置变化情况，计算出液位变化量，从而可依次得到各测点与起算点之间的相对位移量，最后依据校测基点修正起算点，即可得到各测点的绝对位移量。但是静力水准在使用过程中也存在诸多问题：采用CCD坐标仪观测浮筒位置变化，而CCD坐标仪在潮湿、灰尘、强光等环境下，容易出现故障或测值不稳等情况；装置内液体(多为蒸馏水)在长时间使用后，不可避免会出现浮游物，影响水的流动性，而整套装置的水管为全连通型式，因此容易出现堵塞管道的情况，另外，浮游物附着在浮筒上，使得其自重发生变化而不再是恒定浮力，影响观测精度；由于静力水准安装完成后不再添加液体，其内部液体总量不变，虽然每个测点均进行密封处理，但长时间后仍无法避免液体挥发，因此需要定期更换液体，而管道的全连通型式，使得换水工作需要耗费较多的时间。由此可见，采用现有静力水准监测的后期维护工作繁重，且CCD坐标仪的长期稳定性难以保证。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种单连通封闭压力式沉降测量***及其测量方法。该***采用各测点间独立连通，并采用全封闭压力的方式对测点沉降进行监测，从而达到高精度稳定可靠的自动化连续监测目的。
本发明通过以下技术方案得以实现。
一种单连通封闭压力式沉降测量***，包括若干个沉降测点，所述每个沉降测点处设置有一个沉降测量装置，所述沉降测量装置包括一个或两个压力罐，所述压力罐固定在底座上，所述底座通过固定螺杆安装在混凝土墩上，所述压力罐内均固定有压力传感器，所述每个沉降测点间的沉降测量装置内的压力罐通过连通管道两两相连，所述每个沉降测量装置间的压力罐内的压力传感器均有一根单独的传感器电缆，所述压力罐顶部还设置有加液口，所述加液口通过一带螺纹的密封塞控制开合。
所述压力罐及连通管道内均充满液体。
所述底座上位于压力罐外侧通过螺纹连接有防护罩。
所述底座上分别设置有电缆管口和连通管口。
所述压力传感器为高精度压力传感器。
所述固定螺杆采用膨胀螺栓。
所述底座采用不锈钢制成。
所述防护罩采用不锈钢制成。
一种采用上述沉降测量***进行沉降测量的方法，其具体方法步骤如下：
(1)埋设测量装置安装位置：在混凝土坝基础廊道或坝顶沟槽内设计仪器埋设安装位置，先依次浇筑混凝土墩，并使混凝土墩的底部与坝体稳定连接，控制混凝土墩的不平整度在±0.5°以内；
(2)安装沉降测量装置：用膨胀螺栓将各个沉降测量装置依次固定在混凝土墩上，调整各沉降测点处的沉降测量装置处于水平状态，然后用连通管依次将相邻沉降测量装置连接起来；
(3)灌注液体：待步骤(2)沉降测量装置安装固定后，从压力罐的加液口依次对压力罐充液，直到液体从另一个压力罐的加液口漫出时，停止加液并盖上密封塞；
(4)确定计算基准值：使用二次仪表测读每个沉降测点处的压力传感器的输出值，检查仪器是否处于正常工作状态，待仪器测值稳定后，连续测读3次测值，计算其平均值，此值即为计算基准值；
(5)计算各沉降测点的沉降量：具体计算方法为：假设第一个沉降测点为工作基点，当第二个沉降测点发生沉降时，作用在第一个沉降测点处压力罐内压力传感器上的垂直液柱高度未发生改变，其输出值不会发生改变，而作用在第二个沉降测点处的压力罐内压力传感器上的垂直液柱高度变大，其测值减去第一个沉降测点处的测值即为第二个沉降测点处的沉降量；由此，可依次计算下一个沉降测点相对于上一个沉降测点的沉降量；而对于抬升情况，其计算方法与沉降相同，在计算前先规定计算结果正负号所代表的位移方向即可。
本发明的有益效果在于：
与现有技术相比，本发明测点间单独连通，各自互不影响，可独立工作；通过测量压力来推算沉降量，测点均采用全封闭形式，具有受外界环境影响小、稳定可靠、计算方法简单的优点，且易于实现自动化观测。且测点间单独连通的连通管道不长，即使需要加注或更换液体，其操作也非常简单快捷；本发明的成本较低，远小于传统技术手段，具有较高的经济价值，可在混凝土大坝沉降监测领域广泛推广应用。
附图说明
图1是本发明所述沉降测量***的结构示意图；
图2为本发明中含有一个压力罐的测量装置结构示意图；
图3为本发明中含有两个压力罐的测量装置结构示意图。
图中：1-混凝土墩，2-固定螺杆，3-保护罩，4-底座，5-电缆管口，6-压力传感器，7-加液口，8-密封塞，9-压力罐，10-连通管口，11-传感器电缆，12-连通管道。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1、图2、图3所示，本发明所述的一种单连通封闭压力式沉降测量***，包括若干个沉降测点，所述每个沉降测点处设置有一个沉降测量装置，所述沉降测量装置包括一个或两个压力罐9，所述压力罐9固定在底座4上，所述底座4通过固定螺杆2安装在混凝土墩1上，所述压力罐9内均固定有压力传感器6，所述每个沉降测点间的沉降测量装置内的压力罐9通过连通管道12两两相连，所述每个沉降测量装置间的压力罐9内的压力传感器6均有一根单独的传感器电缆11，所述压力罐9顶部还设置有加液口7，所述加液口7通过一带螺纹的密封塞8控制开合。本技术方案中，所述沉降测点至少为两个。
所述压力罐9及连通管道12内均充满液体。在操作过程中不允许有气泡存在。
所述底座1上位于压力罐9外侧通过螺纹连接有防护罩3。通过防护罩3对压力罐9进行保护，保护罩3起隔热、防碰撞作用。
所述底座1上分别设置有电缆管口5和连通管口10。这样，在安装时，传感器电缆5可穿过电缆管口5与压力传感器6连接，连通管12穿过连通管口10与压力罐9连通。
所述压力传感器6为高精度压力传感器。
所述固定螺杆2采用膨胀螺栓。
所述底座4采用不锈钢制成。
所述防护罩3采用不锈钢制成。
采用本发明所述的单连通封闭压力式沉降测量***进行沉降量计算方式如下：
如图1所示，假设第一个沉降测点为工作基点，当第二个沉降测点发生沉降时，作用在第一个沉降测点处压力罐9内的压力传感器6上的垂直液柱高度未发生改变，其输出值不会发生改变，而作用在第二个沉降测点处压力罐9内的压力传感器6上的垂直液柱高度变大，其测值减去第一个沉降测点的测值即为第二个沉降测点处的沉降量。由此，可依次计算下一个沉降测点相对于上一个沉降测点的沉降量，。而对于抬升情况，计算方法同沉降，在计算前先规定计算结果正负号所代表的位移方向即可。可见，采用本发明所述的沉降测量***可方便计算出每个测点的沉降量。
如图1所述，本发明在测量时，主要按照如下步骤进行：
(1)埋设测量装置安装位置：在混凝土坝基础廊道或坝顶沟槽内设计仪器埋设安装位置，先依次浇筑0.5m×0.5m×0.5m的混凝土墩1，并使混凝土墩1的底部与坝体稳定连接，严格控制其顶部表面的不平整度，其不平整度在±0.5°以内，各沉降测量装置处混凝土墩1的顶部尽量控制在同一水平面，其不水平度在±0.5°以内，确保各沉降测量装置固定在混凝土墩上后，沉降测量装置自身的水平以及各沉降测量装置基本处于同一水平面上；
(2)安装沉降测量装置：用膨胀螺栓将各个沉降测量装置依次固定在混凝土墩1上，调整各沉降测点处的沉降测量装置处于水平状态，然后用连通管12依次将相邻沉降测量装置连接起来；整套***的第一个沉降测量装置和最后一个沉降测量装置只带一个连通管口10的，其余沉降测量装置均带两个连通管口10。
(3)灌注液体：待步骤(2)沉降测量装置安装固定后，从压力罐9的加液口7依次对压力罐9充液，直到液体从另一个压力罐9的加液口7漫出时，停止加液并盖上密封塞8；全面检查整套***的各连接口是否有漏液、连通管内是否有气泡的现象，否则需要处理后重新加液，必须保证各接头无漏液，管内无气泡；
(4)确定计算基准值：使用二次仪表测读每个沉降测点处的压力传感器的输出值，检查仪器是否处于正常工作状态，待仪器测值稳定后，短期内连续测读3次测值，计算其平均值，此值即为计算基准值；
(5)计算各沉降测点的沉降量：具体计算方法为：如图1所示，假设第一个沉降测点为工作基点，当第二个沉降测点发生沉降时，作用在第一个沉降测点处压力罐9内压力传感器6上的垂直液柱高度未发生改变，其输出值不会发生改变，而作用在第二个沉降测点处的压力罐9内压力传感器6上的垂直液柱高度变大，其测值减去第一个沉降测点处的测值即为第二个沉降测点处的沉降量；由此，可依次计算下一个沉降测点相对于上一个沉降测点的沉降量；而对于抬升情况，其计算方法与沉降相同，在计算前先规定计算结果正负号所代表的位移方向即可。
采用本发明所述的测量***及测量方法，与现有技术相比具有显著的经济效益，其经济效益对比如表1所示。
表1技术经济效益对比
Claims (8)
1.一种单连通封闭压力式沉降测量方法，其特征在于：采用沉降测量方法进行测量，所述沉降测量方法包括若干个沉降测点，所述每个沉降测点处设置有一个沉降测量装置，所述沉降测量装置包括一个或两个压力罐(9)，所述压力罐(9)固定在底座(4)上，所述底座(4)通过固定螺杆(2)安装在混凝土墩(1)上，所述压力罐(9)内均固定有压力传感器(6)，所述每个沉降测点间的沉降测量装置内的压力罐(9)通过连通管道(12)两两相连，所述每个沉降测量装置间的压力罐(9)内的压力传感器(6)均有一根单独的传感器电缆(11)，所述压力罐(9)顶部还设置有加液口(7)，所述加液口(7)通过一带螺纹的密封塞(8)控制开合；所述沉降测量方法步骤如下：
(1)埋设测量装置安装位置：在混凝土坝基础廊道或坝顶沟槽内设计仪器埋设安装位置，先依次浇筑混凝土墩(1)，并使混凝土墩(1)的底部与坝体稳定连接，控制混凝土墩(1)的不平整度在±0.5°以内；
(2)安装沉降测量装置：用膨胀螺栓将各个沉降测量装置依次固定在混凝土墩(1)上，调整各沉降测点处的沉降测量装置处于水平状态，然后用连通管(12)依次将相邻沉降测量装置连接起来；
(3)灌注液体：待步骤(2)沉降测量装置安装固定后，从压力罐(9)的加液口(7)依次对压力罐(9)充液，直到液体从另一个压力罐(9)的加液口(7)漫出时，停止加液并盖上密封塞(8)；
(4)确定计算基准值：使用二次仪表测读每个沉降测点处的压力传感器的输出值，检查仪器是否处于正常工作状态，待仪器测值稳定后，连续测读3次测值，计算其平均值，此值即为计算基准值；
(5)计算各沉降测点的沉降量：具体计算方法为：假设第一个沉降测点为工作基点，当第二个沉降测点发生沉降时，作用在第一个沉降测点处压力罐(9)内压力传感器(6)上的垂直液柱高度未发生改变，其输出值不会发生改变，而作用在第二个沉降测点处的压力罐(9)内压力传感器(6)上的垂直液柱高度变大，其测值减去第一个沉降测点处的测值即为第二个沉降测点处的沉降量；由此，可依次计算下一个沉降测点相对于上一个沉降测点的沉降量。
2.根据权利要求1所述的一种单连通封闭压力式沉降测量方法，其特征在于：所述压力罐(9)及连通管道(12)内均充满液体。
3.根据权利要求1所述的一种单连通封闭压力式沉降测量方法，其特征在于：所述底座(1)上位于压力罐(9)外侧通过螺纹连接有防护罩(3)。
4.根据权利要求1所述的一种单连通封闭压力式沉降测量方法，其特征在于：所述底座(1)上分别设置有电缆管口(5)和连通管口(10)。
5.根据权利要求1所述的一种单连通封闭压力式沉降测量方法，其特征在于：所述压力传感器(6)为高精度压力传感器。
6.根据权利要求1所述的一种单连通封闭压力式沉降测量方法，其特征在于：所述固定螺杆(2)采用膨胀螺栓。
7.根据权利要求1所述的一种单连通封闭压力式沉降测量方法，其特征在于：所述底座(4)采用不锈钢制成。
8.根据权利要求3所述的一种单连通封闭压力式沉降测量方法，其特征在于：所述防护罩(3)采用不锈钢制成。
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| CN106092046A (zh) | 2016-11-09 |
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