一种适用于真空预压地基处理技术的地下水位测试装置及其使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种地下水位测试装置，其包括水位管、发射片、透光片及激光测距仪。所述水位管由居于上部的主管及居于下部的滤管同轴连接而成，滤管的外壁包覆有排水板滤膜，滤管底部封闭；所述发射片飘浮于所述水位管内的水面；所述透光片覆盖并固定于所述水位管的管顶；所述激光测距仪位于所述透光片上方进行测试。本发明基于激光测距原理进行测试，测试方法简便、测试成本低、测试结果直观且真实可靠，因此，可较准确地获取地基中的地下水位变化规律。
【专利说明】一种适用于真空预压地基处理技术的地下水位测试装置及其使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及真空预压地基处理【技术领域】，具体地说是一种适用于真空预压地基处理技术的新型地下水位测试装置及其使用方法。
【背景技术】
[0002]研究真空预压加固过程中地下水位的变化规律，有利于进一步认识真空预压法加固地基的机理，更有利于对真空预压加固效果的评价和分析。然而，关于真空预压加固过程中地下水位的变化规律，一直以来都是业界争论和分歧的焦点。目前，主要有3种观点，分别为地下水位上升、地下水位不变以及地下水位下降。因此，如何简单而又有效地获取真空预压地基中地下水位的真实变化规律，已成为业界亟待解决的问题。
[0003]显而易见，“获取地下水位的真实变化规律”主要取决于地下水位测试方法的有效性和精确性。目前，真空预压地基处理【技术领域】中，地下水位测试方法主要有--①常规水位管法、②中国专利CN 2777511Y所公开的方法、③河海大学改进法(岩土工程学报-2009，Vol.31:48-51)。各自的不足分别为:①法的测试值并不是真空状态下地下水位的实际值，且②法已明确指出其局限性法能间接计算出真空状态下的地下水位值，但测试装置复杂、计算步骤繁琐、影响计算结果准确性的因素较多、也缺乏直观性。③法测试装置复杂、安装步骤繁琐、很难保证“内管与外管之间”的真空度与“密封膜下”的真空度一致，其测试值也不能完全代表真空状态下地下水位的实际值。相对于②法和③法而言，尽管①法存在局限性，但由于具有简单可行的优点，目前仍然广泛应用于工程实际。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服上述现有测试方法的不足，提供一种装置简单、安装方法简易、测试方法简便、测试结果准确、测试成本低、适用于真空预压地基处理技术的新型地下水位测试装置及其使用方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:一种适用于真空预压地基处理技术的地下水位测试装置，其特征在于包括:水位管、发射片、透光片及激光测距仪，
[0006]所述水位管由居于上部的主管及居于下部的滤管同轴连接而成，滤管的外壁包覆有排水板滤膜，滤管底部封闭，
[0007]所述发射片飘浮于所述水位管内的水面，
[0008]所述透光片覆盖并固定于所述水位管的管顶，所述激光测距仪位于所述透光片上方进行测试。
[0009]本发明还提供了一种地下水位测试系统，其包括水位管、发射片、透光片及激光测距仪、真空密封膜、润滑密封材料，
[0010]所述水位管由居于上部的主管及居于下部的滤管同轴连接而成，滤管的外壁包覆有排水板滤膜，滤管底部封闭，水位管垂直插设于待测量土体，主管露出于土体表面，[0011 ] 所述发射片飘浮于所述水位管内的水面，
[0012]所述透光片覆盖并固定于所述水位管的管顶，所述激光测距仪位于所述透光片上方进行测试，
[0013]所述真空密封膜从土体表面延伸至露出于土体表面的主管外壁并密封固定，
[0014]所述润滑密封材料填充于真空密封膜与露出于土体表面的主管外壁之间。
[0015]进一步地来说，水位管滤管与水位管主管连接处的标高不低于真空预压加固前地基中的地下水位标高。
[0016]所述主管和所述滤管密封连接。
[0017]本发明还提供了一种真空预压地基处理技术的地下水位测试方法，其采用了如上所述的地下水位测试装置，并采用以下操作步骤:
[0018](I)将水位管垂直插入待测地基土体中至设计深度，其中滤管与主管连接处的标高应不低于真空预压加固前地基中的地下水位标高；
[0019](2)往水位管内注入清水进行冲洗至管中水不再浑浊，将发射片放入管中，使其浮于水面；
[0020](3)将透光片水平固定于主管管顶处，并确保平整性；
[0021](4)真空密封膜包覆于主管露出土体表面的部分管段外壁及主管周围的土体表面；
[0022](5)在真空密封膜与主管露出土体表面的部分管段外壁之间充填润滑密封材料；
[0023](6)抽真空前，通过激光测距仪采集稳定的数据，作为地下水位初读数；
[0024](7)真空预压过程中，通过激光测距仪进行跟踪测试，获取实时读数。
[0025]所述步骤5中的润滑密封材料为黄油等具有良好密封性和润滑性的胶体。
[0026]所述步骤5中，真空密封膜与主管之间通过真空密封膜材料绑扎固定。
[0027]具体地来说，所述使用激光测距仪采集数据依次按下述步骤进行:
[0028]①激光测距仪发射端紧贴固定于水位管主管管顶处的透光片；
[0029]②激光测距仪发射端对准水位管管中浮于水面上的发射片；
[0030]③激光测距仪连续发射激光束，同时自动获取并记录水位管管中水面至管口的距离；
[0031]④每次测试时，重复①?③。
[0032]本发明基于激光测距原理进行测试，测试方法简便、测试成本低、测试结果直观且真实可靠，因此，可较准确地获取地基中的地下水位变化规律。尤为重要的是，本发明的地下水位测试装置能保证水位管内外的真空度与密封膜下的真空度一致，其测试值可真实地反映真空状态下地下水位的实际值。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为本发明地下水位测试装置示意图。
[0034]图中:1-主管；2_滤管；3_发射片；4_透光片；5_激光测距仪；6_真空密封膜；7-黄油等润滑密封材料；8_水平排水砂垫层；9_被加固软土地基；10_真空预压加固前地基中的地下水位。【具体实施方式】:
[0035]以下仅为本发明的实施范例，不能以此限定本发明的范围。即但凡依本发明申请专利范围所作的非实质性变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
[0036]如图1所示，该地下水位测试装置包括水位管(由主管I和滤管2组装而成)、发射片3、透光片4、激光测距仪5。
[0037]下面参照说明书附图1对地下水位测试装置及其使用方法进行说明。
[0038](I)先利用满足技术要求的钻机设备将水位管(由主管I和滤管2组装而成)安装到设计深度，且确保水位管的垂直度、位于设计深度处滤管2底端以及各管段连接处的密封性、主管I管顶截面的平整性；
[0039]水位管滤管2能确保真空预压加固过程中管内水位及时与其周边土体中的水位保持动态平衡。需要注意的是，滤管2外壁需外包排水板滤膜、底端封闭，以避免周围的土体细颗粒进入管内出现严重淤堵现象而影响滤管2的自由透水效果。另外，水位管滤管2与水位管主管I连接处的标高应不低于真空预压加固前地基中的地下水位标高10。
[0040](2)稳定一段时间后，往管内注入清水进行冲洗，直到管中的水不再浑浊；将发射片3放入管中，使其飘浮于水面；
[0041](3)将透光片4水平固定于主管I管顶处，并确保平整性；
[0042](4)真空密封膜6包覆于水位管主管I露出砂垫层8表面的部分管段外壁及其周围的砂垫层8表面。
[0043](5)真空密封膜6与水位管主管I露出砂垫层8表面的部分管段外壁之间充填有黄油或其它的具有良好密封性和润滑性的胶体作为润滑密封材料7，且两者之间通过真空密封膜6材料绑扎固定，以避免水位管与周围土体发生不一致沉降，致使真空密封膜6拉裂、漏气，进而削弱砂垫层8和被加固软土地基9中的真空度传递效果。
[0044](6)抽真空前，通过激光测距仪采集水位管主管I中的稳定读数，作为地下水位初读数；
[0045]其中，激光测距仪的采集数据过程依次按下述步骤进行:
[0046]①激光测距仪发射端紧贴固定于水位管主管管顶处的透光片；
[0047]②激光测距仪发射端对准水位管管中浮于水面上的发射片；
[0048]③激光测距仪连续发射激光束，同时自动获取并记录水位管管中水面至管口的距离；
[0049]④每次测试时，重复①?③。
[0050](7)真空预压过程中，通过激光测距仪进行跟踪测试，作为实时读数。
[0051]本发明的测试原理为:光以速度c在管内传播，在管口与发射片之间往返一次所需时间为t，则两者间的距离D为:D=ct/2。
[0052]真空预压加固地基过程中，水位管管内的水位会发生变化，因此漂浮在管中水面上的发射片3也会随之移动，致使水位管管中水面至管口的距离发生改变，从而改变了激光测距仪的读数，根据读数的变化即可精确测量地下水位的变化。
【权利要求】
1.一种适用于真空预压地基处理技术的地下水位测试装置，其特征在于包括:水位管、发射片、透光片及激光测距仪，所述水位管由居于上部的主管及居于下部的滤管同轴连接而成，滤管的外壁包覆有排水板滤膜，滤管底部封闭，所述发射片飘浮于所述水位管内的水面，所述透光片覆盖并固定于所述水位管的管顶，所述激光测距仪位于所述透光片上方进行测试。
2.一种适用于真空预压地基处理技术的地下水位测试系统，其特征在于包括:水位管、发射片、透光片及激光测距仪、真空密封膜、润滑密封材料，所述水位管由居于上部的主管及居于下部的滤管同轴连接而成，滤管的外壁包覆有排水板滤膜，滤管底部封闭，水位管垂直插设于待测量土体中，主管露出于土体表面，所述发射片飘浮于所述水位管内的水面，所述透光片覆盖并固定于所述水位管的管顶，所述激光测距仪位于所述透光片上方进行测试，所述真空密封膜从土体表面延伸至露出于土体表面的主管外壁并密封固定，所述润滑密封材料填充于真空密封膜与露出于土体表面的主管外壁之间。
3.根据权利要求2所述的地下水位测试系统，其特征在于:水位管滤管与水位管主管连接处的标高不低于真空预压加固前地基中的地下水位标高。
4.根据权利要求2所述的地下水位测试系统，其特征在于:所述主管和所述滤管密封连接。
5.一种真空预压地基处理技术的地下水位测试方法，其特征在于采用了如权利要求1所述的地下水位测试装置，并包括以下操作步骤:(1)将水位管垂直插入待测地基土体中至设计深度，其中滤管与主管连接处的标高应不低于真空预压加固前地基中的地下水位标高；(2)往水位管内注入清水进行冲洗至管中水不再浑浊，将发射片放入管中，使其浮于水面；(3)将透光片水平固定于主管管顶处，并确保平整性；(4)真空密封膜包覆于主管露出土体表面的部分管段外壁及主管周围的土体表面；(5)在真空密封膜与主管露出土体表面的部分管段外壁之间充填润滑密封材料；(6)抽真空前，通过激光测距仪采集稳定的数据，作为地下水位初读数；(7)真空预压过程中，通过激光测距仪进行跟踪测试，获取实时读数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于:所述步骤5中的润滑密封材料为黄油。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于:所述步骤5中，真空密封膜与主管之间通过真空密封膜材料绑扎固定。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于:所述使用激光测距仪采集数据依次按下述步骤进行:①激光测距仪发射端紧贴固定于水位管主管管顶处的透光片；②激光测距仪发射端对准水位管管中浮于水面上的发射片；③激光测距仪连续发射激光束，同时自动获取并记录水位管管中水面至管口的距离；④每次测试时，重复① ~③。
【文档编号】G01F23/292GK103592002SQ201310478672
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年10月14日 优先权日:2013年10月14日
【发明者】鲍树峰, 董志良, 娄炎, 莫海鸿, 陈平山, 邱青长, 罗彦 申请人:中交四航工程研究院有限公司, 中交四航岩土工程有限公司, 广州港湾工程质量检测有限公司, 广州四航材料科技有限公司