本发明专利技术提供了一种静力水准测量装置和系统。其中，静力水准测量装置包括：水准盒、浮桶和振弦式力传感器。所述静力水准测量系统包括：一个设置于参考水准点处的参考水准盒、一个或多个设置在工作水准点处的工作水准盒、进水箱、出水箱、分水器和总气流管。通过使用上述的装置和系统，可实现对所有工作水准点的同步自动化测量，有效地排除静力水准测量结果中的人工干预因素，大大提高测量精度，并大大减少人工劳动强度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土木建筑工程及水利工程等检测
，尤其是指一种静力水准测量装置及系统。
技术介绍
地基在建构筑物荷载作用下将会产生沉降，如果地基沉降悬殊，甚至超出建构筑物的允许范围，将影响建构筑物正常使用，甚至将导致路基沉陷、提坝坍塌、影响建构筑物开裂倾斜、乃至于倒塌。对于某些坐落在刚性基岩上的建构筑物基础，因某种设计目的要求也必须进行基础的沉降变形测量。例如，在核电站核岛安全壳基础中，一般都设置了一定数量的沉降观测测点，通过上述沉降观测测点可以直接获知核电站核岛安全壳基础在安全壳压力试验期间基础变形情况，从而为安全壳的力学性能评估提供依据。随着工业与民用建筑业的发展，各种复杂而大型的工程建构筑物日益增多。工程建构筑物的兴建，改变了地面原有的状态，并且对于建筑物的地基及基础施加了一定的压力，因此必然会引起地基及周围地层的变形。为了保证建构筑物的正常使用寿命和建构筑物的安全性，需要及时验证和了解地基及基础在建构筑物荷载和地基变形的共同作用下的沉降以及沉降变化趋势，以便投产验收或提前采取有效措施防范于未然。因此，在很多土木建筑工程及水利工程中都需要设置进行地基基础沉降观测的装置。沉降观测的种类很多，实现沉降观测的方法也各异。一般来说，可根据地基的浅深层不同分为表层沉降观测和深层沉降观测，而地基基础沉降属于上述的表层沉降。表层沉降观测方法按照观测手段的不同一般可分为几何水准观测、静力水准观测、不动杆法观测等。深层沉降观测也有多种观测方法，例如深标点水准仪、磁环式沉降仪、不动杆法观测等等。总体而言，不同观测方法的测试精度不尽相同，所适用的工程条件亦有差异。静力水准测量装置是一种用于测量基础或者地基的垂直变形的装置。在现有技术中，可以使用静力水准测量装置对基础或地基的沉降及变化趋势进行观测，从而对基础或地基的力学特性进行判定。例如，根据法国核电厂《压水堆核岛土建设计与建造规程》 (RCC-G1988)的要求，核电站安全壳基础必须进行沉降变形观测。因此，在进行上述沉降观测时所使用的是一种用于基础沉降测量的静力水准测量装置，以及集成了上述静力水准测量装置的测试系统。在该静力水准测量系统中，利用了连通器的原理，使得单个或多个工作点可以分别与参考点单独串联。在进行基础沉降测量时，将使用人工的方式依次通过充水并调节每个工作点的水位，从而实现单个工作点相对于参考点的高程变化测量。而且，在对下一个工作点进行测量之前，还应对上一轮测量系统中的水进行排空操作后，才能对下一个工作点重复上述的充水、调节水位等操作。上述静力水准测量系统中对各个工作点的水位的判定是通过高低电极的方法来实现的，并通过静力水准测量系统中的参考点测量装置来实现测量，参考点测量装置是使用电磁传感器来测量参考水位(即工作点水位)，不同测量阶段测量结果之差即水位变化情况，也正直接反映基础沉降情况。图1 (a)为现有技术中传统的静力水准测量系统的示意图，图1 (b)为图1 (a)中参考水准盒和工作水准盒的连接关系简单示意图。如图1(a)和(b)所示，现有技术中传统的静力水准测量系统主要包括一个参考水准盒101、预埋在待测地基/基础中的多个工作水准盒102、进水箱103、出水箱104、分水器105和总气流管106。其中，每个工作水准盒102都设置在一个工作水准点处，而参考水准盒101则设置于参考水准点处。例如，在核电站的静力水准测量装置及测试系统中，一般都将预先设置多个工作水准点盒102(譬如，M310原型堆中设置了 13个工作水准盒，而非原型堆中设置了 9 个工作水准盒，EPR原型堆中设置了 17个工作水准盒)和一个公用的参考水准盒102。设置于所述参考水准盒101底部的供排水管1011可通过阀门与所述分水器105 连通，设置于所述参考水准盒101上部的气流管可与所述总气流管106连通；设置于所述工作水准盒102底部的供排水管1021可通过阀门与所述分水器105连通，设置于所述工作水准盒102上部的气流管可与所述总气流管106连通；所述进水箱103，依次通过柱塞泵109 和进水阀门与所述分水器105连接；所述出水箱104，通过出水阀门与所述分水器105连接。在使用上述静力水准测量系统进行测量时，将通过参考水准盒、工作水准盒、进水箱、出水箱的各个阀门及柱塞泵的开启或关闭，来实现各个工作水准盒与参考水准盒之间的系统单独串联和供排水，从而实现各个工作水准点相对参考水准点的沉降观测。其中，柱塞泵109是用于精细控制和调节水量以确定精确水位。例如，当某一个工作水准盒(例如， 工作水准盒A)与所述分水器105连通的阀门开启且参考水准盒与所述分水器105连通的阀门开启时，其它工作水准盒与所述分水器105连通的阀门将处于关闭状态，此时，所述工作水准盒A将与参考水准盒实现单独串联，并通过进水箱、出水箱阀门的开启及柱塞泵的微量调节实现该串联系统的精确供水以及测量完毕后的排空操作。在进行地基/基础沉降的测量时，可以认为参考水准盒(即参考水准点)是相对静止的，所有工作水准盒(即工作水准点)的垂直位移均是相对于参考水准点而言。在实际工作过程中，上述参考水准点的高程对应于各压力平台可能会有变化，上述变化可通过其它有效的方式或装置获得(例如，垂直铟瓦丝DiSt0matiCS3测量装置等)。在确定参考水准点的绝对高程变化后，即可确定所有工作水准点的绝对高程，从而可以获知地基/基础的沉降情况。在如图1所示的静力水准测量系统中，一般都只能分别单独测试各个工作水准点相对于参考水准点的沉降情况。例如，当需要测试某个埋设于地基/基础内的某一个工作水准点，例如，工作水准点A，相对于参考水准点的沉降情况时，将首先打开工作水准盒A与所述分水器105连通的阀门以及参考水准盒与所述分水器105连通的阀门，而关闭其它工作水准盒与所述分水器105连通的阀门；然后，通过柱塞泵109将进水箱中的水注入工作水准盒A和参考水准盒中；在注水过程中，通过使用柱塞泵109进行人工调节的方式，使得当该工作水准盒A中的水位较精确达到该工作水准盒A中的电子触点1而未触及电子触点2 时即停止注水。由于工作水准盒A和参考水准盒的底部通过连通管连通，因此根据连通器原理可知，当水位平衡后，工作水准盒A与参考水准盒中的液面是在同一个水平面上。此时，参考水准盒中的水位值可由设置在参考水准盒中的传感器转换为频率信号，该频率信号可通过设置在参考水准盒顶部的传感器导线107发送给频率读数装置，并通过频率读数装置显示。此时，可将参考水准盒中的水位值作为该工作水准盒A当前的水位值。最后，通过计算该工作水准盒A的当前水位值与初始状态的水位值(即该工作水准盒A在刚埋设于地基/基础内的工作水准点时所记录的水位值或者试验前获取的水位参考值)之差，即可得到该工作水准盒A所在位置当前时刻的垂直位移情况。在完成对上述工作水准盒A的测量之后，还需要通过人工进行放水操作，即打开出水箱104的出水阀门，以排出已注入到工作水准盒A和参考水准盒系统中的水。水排出后，还必须关闭上述工作水准盒A与所述分水器105连通的阀门和出水箱阀门，然后才能继续对下一个工作水准盒进行测量。由此可知，现有技术中的上述静力水准测量系统在进行测量的过程中，需要进行人工操作，各个水准盒的水位需本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种静力水准测量装置，其特征在于，该装置包括：水准盒、浮桶和振弦式力传感器；其中，所述水准盒中具有一内部空腔；所述水准盒的底部设置有用于注水和排水的供排水管；所述水准盒的上部设置有用于保证水准盒的内部空腔的气压与外部气压一致的气流管；所述振弦式力传感器，设置于所述水准盒的顶部，并具有用于输出信号的输出端和伸入所述水准盒的内部空腔的振弦；所述浮桶，通过所述振弦式力传感器的振弦悬挂于所述水准盒内部空腔中。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张心斌，张忠，张涛，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。