本实用新型专利技术公开了一种高边坡坡顶沉降监测装置，属于地质沉降监测技术领域，其特征在于，包括固定在坡顶地面上的空心腔体，在所述空心腔体内设置有内充氢气的浮球，所述浮球的外壁与空心腔体的内壁不接触；在所述空心腔体的侧壁开设有通气孔；在所述空心腔体的顶部开设有滑道孔；刻度尺自上而下穿过滑道孔后与浮球固定连接；所述浮球和刻度尺的重力之和等于空心腔体内空气的浮力，所述空心腔体包括固定在坡顶地面上的底板，在所述底板的上表面固定有保护罩和挡风罩，所述保护罩上开设有通气孔，所述挡风罩套在保护罩外。通过采用上述技术方案，本实用新型专利技术能够方便地对边坡的沉降进行快速准确的监测。行快速准确的监测。行快速准确的监测。
【技术实现步骤摘要】
一种高边坡坡顶沉降监测装置
[0001]本技术属于地质沉降监测
，尤其是涉及一种高边坡坡顶沉降监测装置。
技术介绍
[0002]公路或铁路等线性工程有时需要开挖路堑，并在路堑两侧形成高边坡。为确保安全，在施工期和运营期，需对高边坡的坡顶沉降进行监测，确保边坡未发生变形，处于稳定状态。对于高边坡坡顶的沉降观测，受地形条件限制，无法应用水准仪高程观测方法，目前常用的方法是在坡顶设置发光对中标，采用全站仪在坡底进行观测，由于全站仪测量方法需要每次进行仪器对中，并测量仪器高度，由此产生的误差很大。此外，近些年也采用在坡顶设置卫星信号采集装置，通过GPS或北斗系统根据卫星定位观测，但卫星定位在水平方向上精度较高，在关系沉降的竖直方向上精度较差，很难满足规范要求。
技术实现思路
[0003]针对以上的技术缺陷，本技术提供了一种高边坡坡顶沉降监测装置，能够方便地对边坡的沉降进行快速准确的监测。
[0004]为实现上述技术目的，本技术通过以下技术方案实现：
[0005]一种高边坡坡顶沉降监测装置，包括固定在坡顶地面上的空心腔体，在所述空心腔体内设置有内充氢气的浮球，所述浮球的外壁与空心腔体的内壁不接触；在所述空心腔体的侧壁开设有通气孔；在所述空心腔体的顶部开设有滑道孔；刻度尺自上而下穿过滑道孔后与浮球固定连接；所述浮球和刻度尺的重力之和等于空心腔体内空气的浮力。
[0006]优选地：所述刻度尺的外壁与滑道孔的内壁不接触。
[0007]优选地：所述刻度尺的外壁与滑道孔的内壁之间设置有润滑剂。
[0008]优选地：所述空心腔体包括固定在坡顶地面上的底板，在所述底板的上表面固定有保护罩，所述保护罩上开设有通气孔。
[0009]优选地：所述保护罩为圆桶状结构。
[0010]优选地：还包括圆筒状的挡风罩，所述挡风罩的内径大于保护罩的外径，所述保护罩位于挡风罩内。
[0011]优选地：所述挡风罩由透明材质制成。
[0012]本技术具有的优点和技术效果是：
[0013]本技术通过在保护罩内设置内充氢气的浮球，将浮球和刻度尺固定为一体，令浮球和刻度尺的重力之和等于所受空心腔体内空气的浮力，则根据浮力原理，浮球位置将不发生变化，浮球顶部的刻度尺从保护罩顶部的开口伸出保护罩外。当高边坡坡顶发生沉降时，保护罩随坡顶一同沉降，但装置保护罩内的浮球受空气浮力恒定，位置不发生变化，浮球上的刻度尺也保持固定，则刻度尺在保护罩外伸出外露的尺寸将发生变化，通过每次测量保护罩外刻度尺外露数值的变化，即可计算出高边坡坡顶沉降。
附图说明
[0014]图1是本技术优选实施例的结构示意图；
[0015]图2是本技术优选实施例的俯视图；
[0016]图中：1、刻度尺；2、浮球；3、保护罩；4、滑道孔；5、通气孔；6、底板；7、螺栓；8、挡风罩；9、坡顶地面。
具体实施方式
[0017]为了使本技术的上述目的、设计的控制系及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0018]请参阅图1至图2，一种高边坡坡顶沉降监测装置，包括：
[0019]固定在坡顶地面9上的空心腔体，在所述空心腔体内设置有充氢气的浮球2，所述浮球2的外壁与空心腔体的内壁不接触；在所述空心腔体的侧壁开设有通气孔5；在所述空心腔体的顶部开设有滑道孔4；在本优选实施例中：所述空心腔体包括固定在坡顶地面8上的底板6，在所述底板6的上表面固定有保护罩3，所述保护罩3上开设有通气孔5；
[0020]刻度尺1，所述刻度尺1自上而下穿过滑道孔4后与浮球2固定连接；所述浮球2和刻度尺1的重力之和等于空心腔体内空气的浮力。
[0021]为了减小刻度尺和保护罩之间的摩擦力，所述刻度尺1的外壁与滑道孔4的内壁不接触；
[0022]或者，所述刻度尺1的外壁与滑道孔4的内壁之间设置有润滑剂。
[0023]所述保护罩3为圆桶状结构。
[0024]为了避免外部风场对空腔内空气的扰乱，还包括圆筒状的挡风罩8，所述挡风罩的内径大于保护罩3的外径，所述保护罩3位于挡风罩8内。
[0025]所述挡风罩由透明材质制成。
[0026]工作原理：
[0027]氢气的密度为0.0899kg/m3，空气的密度为1.2900kg/m3，氢气的密度只有空气的1/14，当有物体内充填氢气时，物体受到的重力有可能小于物体的浮力，使充填氢气的物体浮升于空气中，当物体的重力等于受到的浮力时，物体将悬浮于空气中。本申请基于气体浮力原理，
[0028]浮球和刻度尺受到的浮力，F
浮
＝ρ
空
g V
球
+ρ
空
g V
尺
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0029]浮球和刻度尺受到的重力，G＝m
球
g+m
尺
g+ρ
氢
g V
球
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0030]当F
浮
＝G时，在不受外力作用时，浮球和刻度尺可以悬浮于空气中。
[0031]令ρ
空
g V
球
+ρ
空
g V
尺
＝m
球
g+m
尺
g+ρ
氢
g V
球
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0032]即可得到使浮球和刻度尺悬浮于空气中的浮球体积
[0033]V
球
＝(m
球
g+m
尺
g
‑
ρ
空
g V
尺
)/(ρ
空
‑
ρ
氢
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0034]式中：
[0035]F
浮
—浮球和刻度尺受到的浮力(kN)；
[0036]ρ
空
—空气的密度(kg/m3)；
[0037]g—重力加速度(N/kg)；
[0038]V
球
—浮球的体积(m3)；
[0039]V
尺
—刻度尺的体积(m3)；
[0040]G—浮球和刻度尺受到的重力(kN)；
[0041]m
球
—浮球的质量(kg)；
[0042]m
尺
—刻度尺的质量(kg)；
[0043]ρ
氢
—氢气的密度(kg/m3)。
[0044]本申请基于浮力原理，根据式(4)制作充氢气浮球，使浮球所受浮力与浮球和其顶部刻度尺所受的重力平本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高边坡坡顶沉降监测装置，其特征在于，包括固定在坡顶地面(9)上的空心腔体，在所述空心腔体内设置有内充氢气的浮球(2)，所述浮球(2)的外壁与空心腔体的内壁不接触；在所述空心腔体的侧壁开设有通气孔(5)；在所述空心腔体的顶部开设有滑道孔(4)；刻度尺(1)自上而下穿过滑道孔(4)后与浮球(2)固定连接；所述浮球(2)和刻度尺(1)的重力之和等于空心腔体内空气的浮力。2.根据权利要求1所述的高边坡坡顶沉降监测装置，其特征在于：所述刻度尺(1)的外壁与滑道孔(4)的内壁不接触。3.根据权利要求2所述的高边坡坡顶沉降监测装置，其特征在于：所述刻度尺(1)的外壁与滑道孔(4...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘天韵，
申请(专利权)人：中交天津港湾工程研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：
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