一种便携式地面沉降监测设备

1.本发明涉及地面沉降监测领域，具体涉及一种便携式地面沉降监测设备。


背景技术：

2.地面沉降又称为地面下沉或地陷。它是在人类工程经济活动影响下，由 于地下松散地层固结压缩，导致地壳表面标高降低的一种局部的下降运动， 是目前世界各大城市的一个主要工程地质问题。它一般表现为区域性下沉和 局部下沉两种形式，地面沉降防治和研究工作中，通常采用水准测量、基岩 标和分层标等技术方法。
3.现有的地面沉降监测设备多采用gps监测、合成孔径干涉雷达监测等监 测方式，监测成本高且精准度低，传统测量方式安装过于繁琐，设备较大不 便于安装和运输。
4.因此，有必要提供一种便携式地面沉降监测设备以解决上述问题。


技术实现要素：

5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种便携式地面沉降监测 设备，包括：
6.装置外壳，水平放置在地面上，内部同轴固定有保温壳，且其上端平面 中心同轴固定有注水管；
7.土层同步沉降装置，设置为四组，同轴固定在预先埋设在各土层的标点 柱上，且沿装置中心圆周等间距分布，其中部固定有连接管与沉降量放大装 置相连；
8.固定分隔板，同轴固定在所述装置外壳内部，且底面固定在埋设于基岩 层的标点柱上，其中心位置同轴装配有固定在基岩层标点柱上的沉降量放大 装置；
9.除雾装置，同轴固定在所述装置外壳外侧面中部；
10.便携提手，螺栓固定在所述装置外壳上表面。
11.进一步，作为优选，所述保温壳与装置外壳之间构造有一个密闭的保温 层，其上端放置有螺栓固定在装置外壳外侧面上端的控温装置。
12.进一步，作为优选，所述土层同步沉降装置包括：
13.沉降管，同轴固定在对应的土层标点柱上；
14.沉降板，水平放置在所述固定分隔板的分隔区内，其两个弧形面两端均 固定有一组沉降滑块，与内端弧面两组沉降滑块配合的沉降导轨竖直固定在 所述固定分隔板的中心柱面上，与外端弧面两组沉降滑块配合的沉降导轨竖 直固定在所述保温壳内壁上；
15.警报装置，螺栓固定在所述沉降板上；
16.密封塞，同轴装配在所述沉降管内部，其上表面中心螺栓固定有一组万 向节；
17.万向节，镜像设置为两组，另一组固定装配在所述保温壳顶端内壁上， 且两组万向节之间同轴固定有传动杆。
18.进一步，作为优选，所述警报装置包括：
19.齿条，螺栓固定在所述固定分隔板的竖直面上；
20.固定杆，螺栓固定在所述沉降板上表面，其上转动装配有与齿条相啮合 的齿轮；
21.连杆，一端连接转动装配在齿轮的齿面伸出轴上，另一端转动装配在拉 伸杆上；
22.夹取爪，螺栓固定在所述沉降板上表面，其左端上表面上固定装配有警 报器。
23.进一步，作为优选，所述沉降量放大装置包括：
24.精确读数装置，竖直同轴固定在基岩层的标点柱上，其上方开设有四组 圆周等间距的沉孔，其上同轴固定有导通管一，所述导通管另一端均同轴固 定有读数管二；
25.导通管二，设置为四组，一端同轴固定在所述读数管二上端，另一端同 轴固定有读数管三；
26.进水管，设置为四组，一端同轴装配在所述读数管三上方，另一端固定 装配在所述保温壳上表面；
27.通气管，设置为八组，固定装配在每组所述读数管二以及读数管三上端。
28.进一步，作为优选，所述精确读数装置包括：
29.读数保护壳，同轴固定在基岩层标点柱上；
30.读数管一，设置为四组，圆周等间距固定在所述读数保护壳内部；
31.液面监测器，设置为四组，固定装配在所述读数管一最低刻度线处。
32.进一步，作为优选，所述导通管一、导通管二、进水管以及连接管中部 均同轴固定有阀口，且导通管一下端开设有竖直向上的通气口，阀口读数管 一、读数管二以及读数管三内部均放置有位于其最低刻度线处的液面监测器。
33.进一步，作为优选，除雾装置包括：
34.螺旋导轨，同轴固定在所述装置外壳外侧面下端；
35.电动滑块，滑动装配在所述螺旋导轨的内端，且电动滑块内侧固定装配 有毛刷；
36.除雾喷瓶，固定装配在所述电动滑块左端，且其喷嘴始终指向装置外壳 中轴线。
37.进一步，作为优选，所述土层沉降装置以及沉降量放大装置下端与土层 标点柱连接处均设置有电磁块。
38.与现有技术相比，本发明提供了，具有以下有益效果：
39.本发明中，利用多组土层同步沉降装置，将各土层的沉降量分别反映在 精准读数装置上，并且利用其横截面面积的不同，将各土层的沉降量百倍反 映在精准读数装置上，使对各土层的沉降数据更加精确，同时设置有警报装 置，当沉降量到一定程度后会进行报警，根据报警次数的多少来较为直观的 反应地面沉降的危险程度，且加设有控温装置以及除雾装置，避免因天气原 因而造成的数据误差，以及数据读取困难等现象，同时装置的固定采用电磁 式固定，将装置放置到指定位置后，通电即可固定，简化了其安装过程，使 设备更加方便、快捷。
附图说明
40.图1为一种便携式地面沉降监测设备标点柱位置图；
41.图2为一种便携式地面沉降监测设备局部剖面图；
42.图3为一种便携式地面沉降监测设备土层同步沉降装置孤立图；
43.图4为一种便携式地面沉降监测设备警报装置放大图；
44.图5为一种便携式地面沉降监测设备沉降量放大装置孤立图；
45.图6为一种便携式地面沉降监测设备精确读数装置放大图；
46.图7为一种便携式地面沉降监测设备除雾装置局部放大图；
47.图中：1、装置外壳；2、保温壳；3、土层同步沉降装置；4、固定分隔 板；5、沉降量放大装置；6、注水管；7、控温装置；8、除雾装置；9、便携 提手；10、电磁块；31、沉降管；32、沉降板；33、沉降导轨；34、沉降滑 块；35、警报装置；36、密封塞；37、传导杆；38、万向节；351、齿条；352、 固定杆；353、齿轮；354、连杆；355、拉伸杆；356、夹取爪；357、警报器； 51、精确读数装置；52、导通管一；53、读数管二；54、导通管二；55、读 数管三；56、进水管；57、连接管；57、通气管；511、读数保护壳；512、 读数管一；513、液面监测器；521、阀口；81、螺旋导轨；82、电动滑块； 83、毛刷；84、除雾喷瓶。
具体实施方式
48.请参阅图1～7，本发明提供了一种便携式地面沉降监测设备，包括：
49.装置外壳1，水平放置在地面上，内部同轴固定有保温壳2，且其上端平 面中心同轴固定有注水管6；
50.土层同步沉降装置3，设置为四组，同轴固定在预先埋设在各土层的标点 柱上，且沿装置中心圆周等间距分布，其中部固定有连接管57与沉降量放大 装置5相连；
51.固定分隔板4，同轴固定在所述装置外壳1内部，且底面固定在埋设于基 岩层的标点柱上，其中心位置同轴装配有固定在基岩层标点柱上的沉降量放 大装置5；
52.除雾装置8，同轴固定在所述装置外壳1外侧面中部；
53.便携提手9，螺栓固定在所述装置外壳1上表面。
54.进一步，所述保温壳2与装置外壳1之间构造有一个密闭的保温层，其 上端放置有螺栓固定在装置外壳1外侧面上端的控温装置7；
55.作为较佳实施例，保温层内部填充有水，当外界温度过高时，吸收热量， 避免装置内部的土层同步沉降装置3以及精准读数装置5内的液体过热蒸发， 造成测量结果偏大，同时当外界温度过低时，启动控温装置7，将保温层内部 的水进行加热，避免装置内部的土层同步沉降装置3以及精准读数装置5内 的液体过冷凝固，造成测量结果偏小。
56.进一步，所述土层同步沉降装置3包括：
57.沉降管31，同轴固定在对应的土层标点柱上；
58.沉降板32，水平放置在所述固定分隔板4的分隔区内，其两个弧形面两 端均固定有一组沉降滑块34，与内端弧面两组沉降滑块34配合的沉降导轨 33竖直固定在所述固定分隔板4的中心柱面上，与外端弧面两组沉降滑块34 配合的沉降导轨33竖直固定在所述保温壳2内壁上，所述沉降板32随沉降 管31的沉降而下落，保证装置内部封闭性，防止昆虫，灰尘等进入装置内部 造成测量误差；
59.警报装置35，螺栓固定在所述沉降板32上；
60.密封塞36，同轴装配在所述沉降管31内部，其上表面中心螺栓固定有一 组万向节38；
61.万向节38，镜像设置为两组，另一组固定装配在所述保温壳2顶端内壁 上，且两组万向节38之间同轴固定有传动杆37；
62.作为较佳实施例，向沉降管31内注水至零刻度线处，此时沉降管31底 部平面与装
置外壳1底面保持水平，且密封塞36底面与液面保持重合，密封 塞36将沉降管31分割成位于其下方的密封区以及其上方的开放区，当土层 发生沉降时，沉降管31以及沉降板32随之下降，密封塞36的位置保持不变， 其下方密封区的体积会相对增加，沉降管31内部产生负压，沉降量放大装置 5内的液体被吸入其内部，直至沉降结束，该土层的沉降量则转化为被吸入液 体的体积反映在沉降量放大装置5上。
63.进一步，所述警报装置35包括：
64.齿条351，螺栓固定在所述固定分隔板4的竖直面上；
65.固定杆352，螺栓固定在所述沉降板32上表面，其上转动装配有与齿条 51相啮合的齿轮353；
66.连杆354，一端连接转动装配在齿轮353的齿面伸出轴上，另一端转动装 配在拉伸杆355上；
67.夹取爪356，螺栓固定在所述沉降板32上表面，其左端上表面上固定装 配有警报器357；
68.作为较佳实施例，表层地面的沉降量等于其它各层沉降量的总和，警报 装置35只存在于安装在表层地面标点柱上的土层同步沉降装置3上，初始状 态下，夹取爪356处于夹紧状态，随着表层地面的沉降警报装置35跟随土层 同步沉降装置下降，其中齿条351始终保持静止状态，齿轮353沿齿条351 转动，带动夹取爪356张开，当齿轮353转动0.5圈后，夹取爪356张开到 最大，并随着沉降收缩，待齿轮353回到初始状态时，夹取爪356夹紧，警 报器357响一次，完成一组循环，并根据警报器357报警次数，判定该地区 的沉降危险程度。
69.进一步，所述沉降量放大装置5包括：
70.精确读数装置51，竖直同轴固定在基岩层的标点柱上，其上方开设有四 组圆周等间距的沉孔，其上同轴固定有导通管一52，所述导通管52另一端均 同轴固定有读数管二53；
71.导通管二54，设置为四组，一端同轴固定在所述读数管二53上端，另一 端同轴固定有读数管三55；
72.进水管56，设置为四组，一端同轴装配在所述读数管三55上方，另一端 固定装配在所述保温壳2上表面；
73.通气管58，设置为八组，固定装配在每组所述读数管二53以及读数管三 55上端；
74.作为较佳实施例，读数管三55的横截面面积等于沉降板32的横截面面 积，且同为读数管二53横截面面积的十倍。
75.进一步，所述精确读数装置51包括：
76.读数保护壳511，同轴固定在基岩层标点柱上，所述读数保护壳511保护 百倍读书管512，避免沉降量放大装置5上端过重使其破裂；
77.读数管一512，设置为四组，圆周等间距固定在所述读数保护壳511内部， 其横截面面积为沉降管32的1％；
78.液面监测器513，设置为四组，固定装配在所述读数管一512最低刻度线 处；
79.作为较佳实施例，当液面监测器513监测到读数管一512内的液面到达 其最低刻度线处时，其上端阀口b打开，读数管二53内的液体流入读数管一 512内，待到液面监测器513监测到其内部液面到达其零刻度线处时，阀口b 关闭。
80.进一步，所述导通管一52、导通管二54、进水管55以及连接管57中部 均同轴固定有阀口521，且导通管一52下端开设有竖直向上的通气口，读数 管一512、读数管二53以及读数管三55内部均放置有位于其最低刻度线处的 液面监测器513；
81.作为较佳实施例，读数管一512的最低刻度线始终重合于沉降管31的初 始液面，所述读数管二53以及读数管三55上端偏下处对应其零刻度线，其 内壁底端对应其最低刻度线；
82.具体实施时，将阀口全部打开，向装置内注水当沉降管31液面到达其零 刻度线处时，关闭阀口a，当读数管一512液面到达其零刻度线处时，关闭阀 口b，读数管二53液面到达其零刻度线处时，关闭阀口c，读数管三内的液 面到达其零刻度线处时，关闭阀口d，将装置安装到指定位置，打开阀口a， 随着地面的沉降，各土层对应的沉降管31下降，读数管一512内部的水被吸 入沉降管31内，且沉降管31的沉降量为读数管一512液面变化量的1％，当 读数管一512内的液面下降至其最低刻度线处时，阀口b打开，读数管二53 内部的水流入读数管一512内，至读数管一512的液面到达其零刻度线处时， 阀口b关闭，当阀口b被多次打开，读数管二53内的液面到达其最低刻度线 处时，阀口c打开，读数管三55内部的水流入读数管二53内，至读数管二 53的液面到达其零刻度线处时，阀口c关闭，当阀口c被多次打开，读数管 三55内的液面到达其零刻度线处时，阀口d打开，保温层内部的水流入读数 管三55内，至读数管三55的液面到达其零刻度线处时，阀口d关闭(以上 以一组土层的沉降为例，所述阀口a、b、c以及d处均设置有四组，且所有 阀口均独立控制，垂直沉降量＝读数管一55读数+0.1读数管二53读数+0.01 读数管三512读数)。
83.进一步，除雾装置8包括：
84.螺旋导轨81，同轴固定在所述装置外壳1外侧面下端；
85.电动滑块82，滑动装配在所述螺旋导轨81的内端，且电动滑块82内侧 固定装配有毛刷83；
86.除雾喷瓶84，固定装配在所述电动滑块82左端，且其喷嘴始终指向装置 外壳1中轴线，所述除雾喷瓶84内填充有除雾剂；
87.作为较佳实施例，所述电动滑块82会周期性的带动毛刷83沿螺旋导轨 81对装置外表面进行清洁，防止其表面会附着有灰尘等物质妨碍观测，当外 界气温过低时，控温装置7会加热保温层，使装置内的温度保持稳定，此时 内外温差过大，所述装置外壳1外表面会有水雾凝结，妨碍数据监测，此时 在电动滑块82进行周期性运动的同时，开启除雾喷瓶84，使其内的除雾剂均 匀喷涂在装置表面，抑制水雾凝结。
88.进一步，所述土层沉降装置3以及沉降量放大装置5下端与土层标点柱 连接处均设置有电磁块10；
89.作为较佳实施例，各标点柱上端均镶嵌有铁质物体，将装置放置在指定 位置，开启电磁铁10，装置将牢牢地固定在标点柱上，使装置的安装与拆卸 更加便捷。
90.具体实施时,包括以下步骤：将所有的阀口打开，通过注水管6向装置内 注水，当达到指定位置后依次关闭各阀口，待到所有阀口均关闭，且保温层 内注满水后，关闭注水管6，将装置放置在指定位置，开启电磁铁10，使装 置牢牢地固定在各标点柱上，当土层发生沉降，会带动土层沉降装置3下降， 同时，其沉降量反映在沉降量放大装置5上，通过观测沉降量放大装置5内 各读数管所对应的刻度，而后进行计算，即为各土层的沉降量。
91.以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并 不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内， 根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发 明的保护范围之内。