扭矩控制直读式真空预压地下水位测量装置制造方法及图纸

扭矩控制直读式真空预压地下水位测量装置，在水位管中设有水位计，特征是水位计由柔性刻度标尺、浮标和激光准线器构成；柔性刻度标尺盘绕在卷轮上，卷轮对柔性刻度标尺的收放由电机控制盒通过扭矩控制器及扭矩输出臂控制；柔性刻度标尺、卷轮、扭矩控制器均设置在密封的透明卷尺测量盒中，透明卷尺测量盒通过密封螺纹与水位管的上端固定连接；透明卷尺测量盒上设有直接读取标尺刻度的激光准线器。水位测量时卷轮收紧柔性刻度标尺，浮标受拉上升，达到平衡时浮标零刻度线与水位线重合；卷轮的卷力由电机控制盒通过扭矩输出臂提供，并由扭矩控制器自动调节。本实用新型专利技术无需开盖即可方便、快捷地测得真空预压水位管中水位，水位测量精度为1mm。

【技术实现步骤摘要】
扭矩控制直读式真空预压地下水位测量装置
本技术涉及地下水位测量装置
，特别涉及一种扭矩控制直读式真空预压地下水位测量装置。
技术介绍
真空排水预压法作为一种有效的软基处理技术，近年来得到了广泛应用，并衍生出诸多新工艺、新方法。地下水位变化规律是真空预压理论研究的基础性问题，其重要性在于：①地下水位变化是真空预压加固机理研究的必要条件，真空预压地基加固的动力来自大气压力的降低和水位的改变两部分，水位升降与否会改变饱和区、非饱和区分布，进而改变有效应力分布，影响真空预压加固效果；②水位变化是判断土中超静孔隙压力分布的必要条件，计算水位之下的超静孔隙水压力时应扣除静水压力，因此，地下水位亦是评价地基中负压分布的重要条件。目前，支持真空预压地下水位下降的占多数，也有学者认为水位不变或上升。真空预压地下水位测量技术不完善，无法获得令人信服的地下水位原位试验资料是存在观点分歧的根本原因。传统的真空预压地下水位测量方法是：先打设水位管，再用水位计测量。然而这种方法观测水位时要将盖子取下，使之与大气连通，这样容易引起水位的变化，所测并不是负压下的实际地下水位。因此，需要研究一种在测量过程中水位管不与大气连通的测量装置，以便客观准确地测出真空预压引起的水位变化值，为研究真空预压加固机理及评价真空预压处理效果提供准确的数据支持。
技术实现思路
为解决真空预压地下水位测量中存在的技术问题本技术提供一种扭矩控制直读式真空预压地下水位测量装置，该装置能够保证在密封条件下直接准确地读取地下水位。本技术方便简单、精确可靠且可重复利用。解决上述问题所采用的技术方案为：一种扭矩控制直读式真空预压地下水位测量装置，在水位管中设有水位计，所述水位计由柔性刻度标尺、浮标和激光准线器构成；所述的柔性刻度标尺盘绕在卷轮上，其特征在于：该卷轮对柔性刻度标尺的收放，由电机控制盒通过扭矩控制器及扭矩输出臂控制；所述的柔性刻度标尺、卷轮、扭矩控制器均设置在密封的透明卷尺测量盒中，该透明卷尺测量盒通过密封螺纹与水位管的上端固定连接；该透明卷尺测量盒上设有直接读取标尺刻度的激光准线器。换言之，本技术的结构是：一种扭矩控制直读式真空预压地下水位测量装置，包括顶部的透明卷尺测量盒、扭矩输出臂、电机控制盒、卷轮、扭矩控制器、激光准线器、柔性刻度标尺、浮标和水位管，其特征在于：所述透明卷尺测量盒为透明有机玻璃材质，通过读数视线可以直接读取激光准线器所指柔性刻度标尺的刻度；所述浮标不受拉力时能够浮在水位管内的水位面上，浮标自平衡线与水位线重合。水位测量时，卷轮收紧柔性刻度标尺，浮标受拉上升，达到平衡时浮标零刻度线与水位线重合；所述卷轮的卷力由电机控制盒通过扭矩输出臂提供，并由扭矩控制器调节，浮标零刻度线与水位线重合时，卷轮处的扭矩达到平衡。所述扭矩控制器为自滑转式控制，当力矩到达设定值时会自动卸力，此后控制器自动复位，可以控制扭矩输出臂输出至卷轮的扭矩不超过预设上限值，以使扭矩平衡时，卷轮可以通过柔性刻度标尺将浮标拉升，使零刻度线与水位线刚好重合。所述浮标主体为外径4~7cm高8~20cm的圆柱体，下部1/3体积为实心、上部2/3体积为空心，二者分界处为零刻度线，浮标放于水中时，浮标自平衡线恰好与水位线重合。所述柔性刻度标尺为轻质、防水、耐久材料，并有加强金属丝控制标尺延展性，通过卷轮实现收放，标尺端部与浮标连接；标尺质量和厚度对于测量影响非常小，可忽略不计；水位测量时，所述柔性刻度标尺总能保持铅直。所述电机控制盒有电源接口，可以通过低电压移动电源实现供电。所述水位管下部为滤管段，上部及出膜管段为密闭管段，滤管段顶部低于砂垫层至少0.5m，水位管内径为6~9cm，钻孔埋管垂直度偏差在±2°以内，保证柔性刻度标尺中间段与水位管内壁无接触、无摩擦。水位管出膜后高于地表1.0~1.5m，为方便读取数据，所述透明卷尺测量盒应始终高于膜上覆水并具有良好的防水功能。所述电机控制盒、扭矩输出臂、卷轮、扭矩控制器及激光准线器均集成于透明卷尺测量盒中，所述透明卷尺测量盒与水位管通过螺纹密封连接，在工程测量结束后可拆卸，能够多次使用。本技术水位测量精度为1mm。本技术具有的优点及有益效果包括：利用电机控制输出扭矩至卷轮，经扭矩控制器调节后与由浮标下拉柔性标尺产生的扭矩相平衡，通过顶部的透明有机玻璃卷尺测量盒激光准线直接读数的方式，测量膜下负压环境中的地下水位，相比现有真空预压地下水位测量技术及相关专利，具有以下技术优势：①测量装置利用力矩平衡原理，改变浮标位置，通过透明视窗，直接读取水位数据，无需开盖即可方便、快捷地测得真空预压水位管中水位；②测得的水位数据无需间接换算，减少了系统误差，水位精度为柔性刻度标尺的最小刻度1mm；③测量装置顶部的透明卷尺测量盒可多次循环使用，环保、经济，适于现场推广应用。④本技术解决了测量操作与水位管密封之间的矛盾，实现了在保证水位管不与大气相通的情况下方便地进行测量操作。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是本技术中的柔性刻度标尺细部图；图3是本技术中的浮标详图。图中各标记含义为：1、透明卷尺测量盒，2、电机控制盒，3、扭矩输出臂，4、卷轮，5、扭矩控制器，6、激光准线器，7、柔性刻度标尺，8、浮标，9、水位管，10、螺纹密封，11、加强金属丝，12、地表密封膜，13、读数视线，14、水位线，15、零刻度线，16、浮标自平衡线。具体实施方式实施例1，扭矩控制直读式真空预压地下水位测量装置。如图1所示，本技术主要由顶部的透明卷尺测量盒1和水位管9组成，二者通过螺纹密封连接。顶部透明卷尺测量盒1相对独立，内部主要集成部件包括电机控制盒2、扭矩输出臂3、卷轮4、扭矩控制器5、激光准线器6，以及由柔性刻度标尺7连接的浮标8。具体实施方式如下：在真空预压现场，排水板平面布置形心位置钻孔埋设水位管9，水位管内径为6~9cm，且由外包滤膜的下部滤管段及上部密闭管段组成，二者分界线低于砂垫层底面至少0.5m；钻孔埋管时，应保证垂直度偏差在±2°以内；密闭管穿出密封膜并做密封处理，管口接高至一定高度，离地表高度为1.0~1.5m，方便后期读数；接高所用密闭管段顶部有与顶部透明卷尺测量盒1配套的螺纹。水位管9现场埋设完成后检查是否铅直，并使用平尺水位计先测试水位管中的初始水位。计算浮标8的零刻度线与水位线重合时对卷轮4产生的扭矩，并设定为扭矩控制器5的控制扭矩。将透明卷尺测量盒1中的浮标8放于水位管9内，使之浮在管内水面上，并使柔性刻度标尺7保持铅直；在水位管9顶部管口的螺纹涂抹密封硅脂，将透明卷尺测量盒1通过螺纹密封连接10与水位管9密封连接到位。打开电机控制盒2，扭矩输出臂3将逐渐增大的扭矩输送给卷轮4，使卷轮4收紧柔性刻度标尺7，带动浮标8上升，当卷轮4的扭矩增大到扭矩控制器5预设的扭矩后，扭矩输出臂3传送给卷轮4的扭矩不再增加，卷轮4、柔性刻度标尺7和浮标8相对水位管9静止，且浮标8的零刻度线15与水位线14重合。此时，打开激光准线器6，通过读数视线13水平读取激光束位置的刻度标尺读数，考虑高差进而得到水位线14距离管口的距离，若与平尺水位计所测初始水位一致，说明测量装置工作良好，否则应进行调试。现场抽真本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扭矩控制直读式真空预压地下水位测量装置，在水位管中设有水位计，所述水位计由柔性刻度标尺、浮标和激光准线器构成；所述的柔性刻度标尺盘绕在卷轮上，其特征在于：该卷轮对柔性刻度标尺的收放，由电机控制盒通过扭矩控制器及扭矩输出臂控制；所述的柔性刻度标尺、卷轮、扭矩控制器均设置在密封的透明卷尺测量盒中，该透明卷尺测量盒通过密封螺纹与水位管的上端固定连接；该透明卷尺测量盒上设有直接读取标尺刻度的激光准线器。

【技术特征摘要】
1.一种扭矩控制直读式真空预压地下水位测量装置，在水位管中设有水位计，所述水位计由柔性刻度标尺、浮标和激光准线器构成；所述的柔性刻度标尺盘绕在卷轮上，其特征在于：该卷轮对柔性刻度标尺的收放，由电机控制盒通过扭矩控制器及扭矩输出臂控制；所述的柔性刻度标尺、卷轮、扭矩控制器均设置在密封的透明卷尺测量盒中，该透明卷尺测量盒通过密封螺纹与水位管的上端固定连接；该透明卷尺测量盒上设有直接读取标尺刻度的激光准线器。2.根据权利要求1所述的扭矩控制直读式真空预压地下水位测量装置，其特征在于：所述扭矩控制器为自滑转式控制，当力矩到达设定值时会自动卸力，此后控制器自动复位；通过控制扭矩输出臂输出至卷轮的扭矩不超过预设上限值，以使扭矩平衡时，卷轮通过柔性刻度标尺将浮标拉升，使零刻度线与水位线刚好重合。3.根据权利要求1所述的扭...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜彦彬，何宁，周彦章，王芳芳，阎志坤，许滨华，庞斌，姚明帅，张家胜，吴璐璐，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：新型
国别省市：江苏,32