适用于真空负压密封条件下的地下水位测量装置制造方法及图纸

适用于真空负压密封条件下的地下水位测量装置，包括水位管及测量设备，其特征在于：所述测量设备中的压敏传感器安装固定在所述水位管的顶部密封盖上；测量设备中的浮体安装在所述水位管中；该浮体下端通过限位定中杆与水位管的底部密封盖接触式限位并定中；所述浮体的上端与所述压敏传感器的感应片固定连接；所述测量设备的输出线路接读数仪表。所述浮体将所述水位管中水位的变化转换为压敏传感器电信号的变化，获得水位数值。本实用新型专利技术结构简单可靠，测试方便，且在测量过程不改变水位管内及管周的真空负压状态，能够测量负压条件下的地下水位。

【技术实现步骤摘要】
适用于真空负压密封条件下的地下水位测量装置
本技术涉及岩土工程软土地基处理、真空排水预压加固、地下水位测量监测等领域，特别涉及一种新型的真空负压密封条件下地下水位现场测量装置。
技术介绍
在岩土工程软土地基处理、真空排水预压加固等工程实践中，地下水位是一项十分重要的监测指标。真空排水预压法是一种有效的软基处理技术，目前已得到广泛应用，并与新工艺、新方法结合，不断得到改进。真实、准确获得真空负压环境下地下水位的变化规律有利于完善真空预压的固结理论和指导工程实践。传统的真空预压地下水位测量一般采用预先打设水位管、利用水位计人工读数的方式，测量水位时需打开密封盖使得水位管中的密封空间与大气连通，容易引起水位变化，所测数值并非负压密封条件下的真实地下水位。因此，需要研究一种在测量过程中避免水位管与大气连通的测量装置，准确测出真空负压密封条件下的水位，为研究真空预压机理及评价加固效果提供准确的数据支持。
技术实现思路
为解决真空负压密封条件下地下水位测量技术问题，本技术的目的是提供一种新型的地下水位测量装置，保证在真空负压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。为实现上述目的，本技术所采用的技术方案为：一种适用于真空负压密封条件下的地下水位测量装置，包括水位管及测量设备，其特征在于：所述测量设备中的压敏传感器安装固定在所述水位管的顶部密封盖上；测量设备中的浮体安装在所述水位管中；该浮体下端通过限位定中杆与水位管的底部密封盖接触式限位并定中（使浮体在水位管内保持直立）；所述浮体的上端与所述压敏传感器的感应片固定连接；所述测量设备的输出线路接读数仪表。所述浮体为横截面不变的圆柱体；所述浮体长度略小于水位管长度，为6m~10m；所述浮体直径略小于水位管直径，为6cm~9cm。所述浮体将所述水位管中水位的变化转换为压敏传感器电信号的变化，获得水位数值。换言之，本技术所述测量设备，包括水位管及测量设备，测量设备包括浮体及压敏传感器；所述压敏传感器安装固定在所述水位管的顶部密封盖上；所述浮体上端与所述压敏传感器的感应片固定连接；所述浮体下端通过限位定中杆与底部密封盖接触式限位并定中。当测量区域地下水位发生变化时，水位管内浮体的排水体积也发生变化，浮体所受浮力随之变化，浮体所受浮力与地下水位变化值成线性关系。由于浮体上端与压敏传感器固定连接，因此通过压敏传感器读数可以换算出浮体所受浮力，得到地下水位与水位管顶部的距离，再通过测量管顶高程间接测量地下水位高程。优化方案中，所述水位管上部为不能透水的密封管段，下部为包裹无纺土工布滤膜的滤管段，管段分界线略高于初始地下水位，尽量位于砂垫层以下的软土层中，水位管顶部和底部均设置密封盖。水位管长度依场地而定，为6m~10m；内径为7cm~10cm。所述压敏传感器固定安装在水位管顶部密封盖，密封盖刚度应能承受住浮体传递的最大浮力，传感器精度要满足换算成浮体高度的精度要求，传感器的测量线路通过攻丝后的钻孔出线，利用攻丝螺栓挤压密封圈使顶部密封盖出线孔处密封。所述浮体为横截面不变的圆柱体，材质为轻质不透水材料，可为空心，单位体积的浮力恒定，模量较大，浸没在水中的部分的压缩变形可以忽略不计。所述浮体长度略小于水位管长度，为6m~10m；所述浮体直径略小于水位管直径，为6cm~9cm。所述浮体上端与所述压敏传感器的感应片固定连接，使其工作时不与压敏传感器的感应片发生脱落且始终与压敏传感器感应片保持接触状态。所述浮体下端通过限位定中杆与底部密封盖接触式限位并定中，限位定中杆安装固定在底部密封盖上。所述限位定中杆为圆柱体短杆，通过嵌入所述浮体下端限位槽使浮体在水位管内保持直立，可以避免浮体倾斜与水位管内壁接触摩擦而影响浮力测量。所述限位定中杆尺寸在能满足工作要求的条件下不宜过大，避免浮体横截面在限位槽区域变化过大。本技术提出的新型真空负压密封条件下地下水位测量装置具有以下技术优势和特点：利用浮体受力的原理间接获得地下水位，测量过程中无需开盖即可方便、快捷测量真空预压水位管中水位，不改变水位管内及管周的真空负压状态，水位管内水位与周围地基土中的地下水位保持一致，满足真空预压地下水位测量的技术要求；测量精度高，且能够连续测量地下水位而不影响其测试结果；测量装置可多次循环使用，经济、环保、适应性强，适于现场推广应用。附图说明图1-1、图1-2是本技术测量原理示意图。图2是本技术测量装置剖面结构图。图中：1、浮体，2、压敏传感器，3、攻丝螺栓，4、测量线路，5、读数仪表，6、顶部密封盖，7、水位管，8、无纺土工布，9、砂垫层，10、软土层，11、地下水位线，12、限位定中杆，13、底部密封盖。具体实施方式如图2所示，本技术的地下水位测量装置主要包括水位管和测量设备，水位管7包括上部不透水的密封管段和下部滤管段，测量设备包括浮体1、压敏传感器2、测量线路4和读数仪表5。具体实施方式如下：在真空预压加固软土地基现场，首先在设计位置钻孔埋设水位管7，水位管7由上部不透水密闭的密封管段和包裹无纺土工布滤膜的下部滤管段组成，管段分界线略高于初始地下水位，并尽量位于砂垫层9以下的软土层10中，安装底部密封盖13，并在底部密封盖中心位置安装限位定中杆12；钻孔埋管时，应保证垂直度偏差在±2°以内；水位管7深度要求应使得管内浮体1在整个工作期间一直处于浮力大于重力的状态；水位管7顶部密封盖6先不安装使其敞口；水位管穿出密封膜应做密封处理，管口高出地表一定高度，方便后期测量读数；现场埋设水位管7后检查是否铅直，记录水位管中的初始水位。水位管安装完成后，在顶部密封盖6上钻孔攻丝，将测量系统中的压敏传感器2安装固定在顶部密封盖6上，压敏传感器2的测量线路4通过攻丝后的钻孔出线，利用攻丝螺栓挤压密封圈使顶部密封盖6出线孔处密封。测出浮体1的质量和横截面积，将浮体1上部与压敏传感器2的感应片胶结固定连接，测出浮体1底部到顶部密封盖的距离。将上述固定连接整体中的浮体1同顶部密封盖6和压敏传感器2一起放入水位管7中，在接近到位时将浮体1底部预留限位定中孔放入限位定中杆12，最后将顶部密封盖6与水位管7胶结密封。由于安装过程中浮体1压入水位管7内时要排水，因此水位管7内水位尚未稳定，所以在测量系统安装完成后读数仪表5读数趋于稳定后即可认为水位管7内水位达到初始地下水位。此时通过换算浮体1的排水体积，继而换算出排水高度即可得到地下水位线11到管口的距离，若与安装前人工测得初始水位一致，说明测量装置工作良好，否则应进行调试。现场抽真空时，应仔细检查水位测量装置的密封情况，注意相关防水及保护工作。水位测量原理：如图1所示，浮体在初始受力状态为：式中：为浮体所受合力；为水的密度；为浮体横截面积；为浮体底部与水位线的距离；为浮体质量；为重力加速度。当测得水位管顶部密封盖上部高程时，水位线高程为：式中：为水位管顶盖高程；为浮体底部与顶盖的距离。则由公式可得，水位线的高程与浮体所受合力大小呈线性关系，可以通过压敏传感器所测浮体合力大小换算出水位线的高程。本技术装置在地下水位测量过程中无需开盖，解决了真空预压密闭的负压环境中水位测量问题，可以连续测量地下水位而不影响测量结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于真空负压密封条件下的地下水位测量装置，包括水位管及测量设备，其特征在于：所述测量设备中的压敏传感器安装固定在所述水位管的顶部密封盖上；测量设备中的浮体安装在所述水位管中；该浮体下端通过限位定中杆与水位管的底部密封盖接触式限位并定中；所述浮体的上端与所述压敏传感器的感应片固定连接；所述测量设备的输出线路接读数仪表。

【技术特征摘要】
1.一种适用于真空负压密封条件下的地下水位测量装置，包括水位管及测量设备，其特征在于：所述测量设备中的压敏传感器安装固定在所述水位管的顶部密封盖上；测量设备中的浮体安装在所述水位管中；该浮体下端通过限位定中杆与水位管的底部密封盖接触式限位并定中；所述浮体的上端与所述压敏传感器的感应片固定连接；所述测量设备的输出线路接读数仪表。2.根据权利要求1所述的适用于真空负压密封条件下的地下水位测量装置，其特征在于：所述水位管长度为6m~10m；内径为7cm~10cm；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：许滨华，何宁，姜彦彬，周彦章，章为民，张桂荣，王国利，何斌，李登华，钱亚俊，汪璋淳，张中流，姚明帅，吴璐璐，张家胜，贾宇，黄宙晟，张贤，梅聚福，方涛，刘中仪，
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