本发明涉及综合管廊的地基沉降监测技术领域，具体涉及一种综合管廊的沉降监测方法。
背景技术：
现有的对综合管廊的沉降监测多采用液体连通管原理实现，传感器之间高差不能超过量程，目前市面上的静力水准仪量程多为2米，综合管廊一般距离较长，一般至少几千米，全范围内高差可达10米以上，因此现有的沉降监测技术一般将管廊根据传感器的布点原则划分为几段分别进行监测，这样导致无法将管廊作为一个整体监测，只能得到各个分区内监测点的沉降数据；且每段区域内很难设立稳定可靠的基准点，导致数据的误差较大。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种综合管廊的沉降监测方法，通过根据实际的传感器或静力水准仪的量程，将综合管廊划分为若干个监测区域分别进行监测，将在每个监测区域选取测量基准点来计算每个监测区域的实际沉降量转换成以第1个监测区域的无沉降的测量基准点来计算每个监测区域的实际沉降量，然后综合各个监测区域的各传感器布置点的实际沉降量数据对整个综合管廊的沉降情况进行分析，解决了传统的静力水准仪量程有限，且每次测量静力水准仪量程范围以内的沉降均需要找到稳定可靠的不会发生沉降的基准点，导致实施难度大，误差大、无法实现整条管廊全区域关联沉降监测等问题，可获得各个传感器布置点的实际沉降和整个综合管廊的实际沉降，适用范围广，实施方便，计算精确。
本发明提供一种综合管廊的沉降监测方法，包括步骤
s1:设置一个无沉降的测量基准点；以该测量基准点为起点将综合管廊划分为n个监测区域；
相邻两个监测区域中，后一个监测区域的起始点与前一个监测区域的终止点在同一侧壁面的同一垂直截面上；
各监测区域的终止点和起始点之间落差的绝对值相等，设定绝对值为l，则每个监测区域的终止点是位于该监测区域的起始点之后，且距离该监测区域的起始点最近的与起始点之间落差的绝对值为l的侧壁面上的点；
s2:在每个监测区域的同一侧壁面，依次布置若干个传感器ci1、ci2、…、cin，使ci1位于第i个监测区域的起始点的侧壁面，使cin位于第i个监测区域的终止点的侧壁面；其中，ci1、ci2、…、cin分别表示第i个监测区域的第1、2、…、n个传感器，n≥2；
所述c11布置在无沉降的测量基准点所在侧壁面上；
s4:在每个监测区域起始点的侧壁面，布置液罐yi，yi与传感器在同一侧壁面且yi位于ci1的正上方；当i≥2时，所述液罐yi与c(i-1)n和ci1在同一垂直截面上，且yi位于c(i-1)n的正上方；所述yi为第i个监测区域的液罐；
s6:通过各个传感器监测得到初始压力值p11、p12、…、p1n、p21、p22、…、p2n、…、pij、…、pn1、pn2、…、pnn，其中，pij表示第i个监测区域的第j个传感器监测到的初始压力值，其中，i≤n，j≤n；所述初始压力值为未发生沉降时，传感器监测到的压力值；
s7:通过各个传感器监测得到发生沉降后的压力值p’11、p’12、…、p’1n、p’21、p’22、…、p’2n、…、p’ij、…、p’n1、p’n2、…、p’nn，其中，p’ij表示第i个监测区域的第j个传感器监测到的发生沉降后的压力值，其中，i≤n，j≤n；
s8:根据初始压力值和发生沉降后的压力值计算各个传感器布置点的实际沉降量。
进一步，所述步骤s8包括
s801:以无沉降的测量基准点为计算基准点，计算第1个监测区域第j个传感器布置点的沉降量δh1j
其中，δh1j为以无沉降的测量基准点为计算基准点得到的第1个监测区域中的第j个传感器布置点的沉降量，ρ1为液罐y1中的液体密度，g为重力加速度；p'1j为第1个监测区域的第j个传感器监测到的发生沉降后的压力值；p'11为第1个监测区域的第1个传感器监测到的发生沉降后的压力值；
s802:以第2个监测区域起始点为计算基准点，计算第2个监测区域中第j个传感器布置点的沉降量δh'2j，所述δh'2n的计算公式如下：
δh'2j＝δh2j-δh1n(2)
其中，δh1n为以无沉降的测量基准点为计算基准点得到的第1个监测区域中终止点的沉降量，δh2j为以无沉降的测量基准点为计算基准点得到的第2个监测区域第j个传感器布置点的沉降量；
s803:依次类推，得到当i≥2时，且i为偶数时，以第i个监测区域起始点处为计算基准点的第i个监测区域第j个传感器布置点的实际沉降量δh'ij为：
δh'ij＝δhij-δh(i-1)n+δh(i-2)n-δh(i-3)n……+δh2n-δh1n(3-1)
当i≥2时，且i为奇数时，以第i个监测区域起始点处为计算基准点的第i个监测区域的终止点的实际沉降量δh'ij为：
δh'ij＝δhij-δh(i-1)n+δh(i-2)n-δh(i-3)n……-δh2n+δh1n(3-2)
其中，δh(i-1)n、δh(i-2)n、δh(i-3)n、…、δh2n、δh1n为以无沉降的测量基准点为计算基准点的第i-1个、第i-2个、第i-3个、…、第2个、第1个监测区域的终止点的实际沉降量；δhij为以无沉降的测量基准点为计算基准点得到的第i个监测区域第j个传感器布置点的沉降量；第i个监测区域起始点处为计算基准点的第i个监测区域第j个传感器布置点的沉降量δh'ij即为第i个监测区域第j个传感器布置点的实际沉降量。
进一步，(3-1)式和(3-2)式中所述δhij的计算公式为
其中，ρi为液罐yi中的液体密度，g为重力加速度，p'ij为第i个监测区域的第j个传感器监测到的发生沉降后的压力值；p'11为第1个监测区域的第1个传感器监测到的发生沉降后的压力值。
进一步，所述步骤s802中所述δh2n的计算公式为
其中，ρ2为液罐y2中的液体密度，g为重力加速度，p'2j为第2个监测区域的第j个传感器监测到的发生沉降后的压力值；p'11为第1个监测区域的第1个传感器监测到的发生沉降后的压力值。
进一步，所述步骤s4之前还包括步骤
s3:用一气管将同一侧壁面的不同区域的所有传感器的气路依次连接在一起，组成密闭的闭环系统。
进一步，所述步骤s6之前还包括步骤
s5:在每个监测区域中，将该监测区域中的液罐yi和传感器ci1、ci2、…、cin通过一液管连通。
本发明的有益效果：本发明通过根据实际的传感器或静力水准仪的量程，将综合管廊划分为若干个监测区域分别进行监测，将在每个监测区域选取测量基准点来计算每个监测区域的实际沉降量转换成以第1个监测区域的无沉降的测量基准点来计算每个监测区域的实际沉降量，然后综合各个监测区域的各传感器布置点的实际沉降量数据对整个综合管廊的沉降情况进行分析，解决了传统的静力水准仪量程有限，且每次测量静力水准仪量程范围以内的沉降均需要找到稳定可靠的不会发生沉降的基准点，导致实施难度大，误差大、无法实现整条管廊全区域关联沉降监测等问题，可获得各个传感器布置点的实际沉降和整个综合管廊的实际沉降，适用范围广，实施方便，计算精确。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的综合管廊内测量各区域的布置示意图；
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的一种综合管廊的沉降监测方法，包括步骤
s1:设置一个无沉降的测量基准点；以该测量基准点为起点将综合管廊划分为n个监测区域；将综合管廊划分为n个监测区域是为了克服现有的传感器量程远小于整个管廊的落差，不能同时对整个管廊的上侧壁面若干个测量点的沉降量进行测量以使测量存在较大误差的缺点，布置为n个监测区域也是为了方便将每个监测区域的起始点作为计算基准点转化为将无沉降的测量基准点作为计算基准点。
相邻两个监测区域中，后一个监测区域的起始点与前一个监测区域的终止点在同一侧壁面的同一垂直截面上；本实施例中，后一个监测区域的起始点位于前一监测区域终止点正上方的40厘米处，这样保证了传感器均匀布置，使相邻监测区域的关联条件相同，避免了随意布置，导致在累积叠加各个监测区域的实际沉降量时产生较大的误差，提高了测量和计算精度。
各监测区域的终止点和起始点之间落差的绝对值相等，设定绝对值为l，则每个监测区域的终止点是位于该监测区域的起始点之后，且距离该监测区域的起始点最近的与起始点之间落差的绝对值为l的侧壁面上的点；l取传感器量程的
s2:在每个监测区域的同一侧壁面，依次布置若干个传感器ci1、ci2、…、cin，使ci1位于第i个监测区域的起始点的侧壁面，使cin位于第i个监测区域的终止点的侧壁面；使ci2、…、ci(n-1)布置在ci1和cin之间，且ci1、ci2、…、cin等间距布置。其中，ci1、ci2、…、cin分别表示第i个监测区域的第1、2、…、n个传感器，n≥2；本实施例中，n取5，设置5个传感器，其中在每个监测区域的起始点和终止点分别设置一个传感器，剩余三个传感器等间距均匀分布在监测区域的侧壁上，通过步骤s5将每个区域中的传感器通过一液管连通，这样避免了只在监测区域的起始点和终止点布置传感器，在实际发生沉降时，监测区域中侧壁值起始点和终止点之间的局部位置发生沉降，而布置在起始点和终止点传感器不能监测局部位置发生的沉降，使测量综合管廊的沉降的数据存在误差的问题，n设置得越大，本方法精度越大，同时成本也越大，考虑到测量精度和成本等因素，本实施例中n取5。
所述c11布置在无沉降的测量基准点所在侧壁面上；
s4:在每个监测区域起始点的侧壁面，布置液罐yi，yi与传感器在同一侧壁面且yi位于ci1的正上方；当i≥2时，所述液罐yi与c(i-1)n和ci1在同一垂直截面上，且yi位于c(i-1)n的正上方；所述yi为第i个监测区域的液罐；
所述步骤s6之前还包括步骤
s5:在每个监测区域中，将该监测区域中的液罐yi和传感器ci1、ci2、…、cin通过一液管连通。
s6:通过各个传感器监测初始压力值p11、p12、…、p1n、p21、p22、…、p2n、…、pij、…、pn1、pn2、…、pnn，其中，pij表示第i个监测区域的第j个传感器监测到的初始压力值，其中，i≤n，j≤n；所述初始压力值为未发生沉降时，传感器监测到的压力值；
s7:通过各个传感器监测发生沉降后的压力值p’11、p’12、…、p’1n、p’21、p’22、…、p’2n、…、p’ij、…、p’n1、p’n2、…、p’nn，其中，p’ij表示第i个监测区域的第j个传感器监测到的发生沉降后的压力值，其中，i≤n，j≤n；本实施例中，通过测量发生沉降前后液管中液体的压力值来替代直接测量发生沉降前后的沉降值，避免了个别局部沉降造成直接测量发生沉降前后的沉降值导致的测量各个监测区域或整个综合管廊的沉降值带来的测量误差，提高了测量和计算的精度。且传统方法中使用测量沉降的仪器直接测量沉降，量程有限，不能测量更广范围内的管廊沉降，且可能在发生沉降前，测量沉降的仪器布置的位置还在量程内，但管廊发生沉降后，测量沉降的仪器布置的位置变化到量程范围以外，导致无法测量管廊沉降，而使用测量发生沉降前后液管中液体的压力值则可有效解决上述问题。
s8:根据初始压力值和发生沉降后的压力值计算各个传感器布置点的实际沉降量。通过上述方法，根据实际的传感器或静力水准仪的量程，将综合管廊划分为若干个监测区域分别进行监测，将在每个监测区域选取测量基准点来计算每个监测区域的实际沉降量转换成以第1个监测区域的无沉降的测量基准点来计算每个监测区域的实际沉降量，然后综合各个监测区域的各传感器布置点的实际沉降量数据对整个综合管廊的沉降情况进行分析，方便工作人员观察整个管廊的沉降规律，解决了传统的静力水准仪量程有限，且每次测量静力水准仪量程范围以内的沉降均需要找到稳定可靠的不会发生沉降的基准点，导致实施难度大，误差大，无法实现整条管廊全区域关联沉降监测等问题，可获得各个传感器布置点的实际沉降和整个综合管廊的实际沉降，适用范围广，实施方便，计算精确，抗干扰性更强。
进一步，所述步骤s8包括
s801:以无沉降的测量基准点为计算基准点，计算第1个监测区域第j个传感器布置点的沉降量δh1j：
其中，δh1j为以无沉降的测量基准点为计算基准点得到的第1个监测区域中的第j个传感器布置点的沉降量，ρ1为液罐y1中的液体密度，g为重力加速度；p'1j为第1个监测区域的第j个传感器监测到的发生沉降后的压力值；p'11为第1个监测区域的第1个传感器监测到的发生沉降后的压力值；
第1个监测区域起始点侧壁面的实际压力值的计算公式如下：
p'11＝p11+δp11+δx11(1-1)
其中，所述δp11为由于第1个监测区域的第1个传感器自身高度变化引起的压力差值变化值，δx11为大气变化、环境因素以及液罐高度变化导致的传感器c11采集压力误差变化；
第1个监测区域第j个传感器布置点的实际压力值的计算公式如下：
p'1j＝p1j+δp1j+δx1j(1-2)
其中，δp1j为由于第1个监测区域的第j个传感器自身高度变化引起的压力差值变化值，δx1j为大气变化、环境因素以及液罐高度变化导致的传感器c1j采集压力误差变化；
由于所述步骤s6之前还包括步骤
s3:用一气管将同一侧壁面的不同区域的所有传感器的气路依次连接在一起，组成密闭的闭环系统。本实施例中，在传感器c11的正上方的侧壁上布置有气罐，所述气罐与气管连通。此外，在本实施例中，由于采用的传感器为同一型号。故大气变化、环境因素以及液罐高度变化导致的各个传感器采集压力误差变化相同，即δx11＝δx12＝…＝δx1n＝…＝δxij＝…＝δxn1＝δxn2＝…＝δxnn，其中δxij为大气变化、环境因素以及液罐高度变化导致的传感器cij采集压力误差变化。这样的设置，考虑到本方法在实际实施时存在的实际误差，精度更高，适用范围更广。根据(1-1)和(1-2)式，得到以无沉降的测量基准点为计算基准点，第1个监测区域的第j个传感器布置点的沉降量δh1j：
其中，δp1j为由于第1个监测区域的第j个传感器自身高度变化引起的压力差值变化值；δp11为第1个监测区域的第1个传感器自身高度变化引起的压力差值变化值；ρ1为液罐中的液体密度，g为重力加速度；
由于c11布置在无沉降的测量基准点所在垂直截面，因此δp11为0；
将(1-3)变化为
从(1-4)式中可以看出(1)式考虑到实际的传感器在大气环境中的实际误差，精度高，适用范围广。
s802:以第2个监测区域起始点为计算基准点，计算第2个监测区域中第j个传感器布置点的沉降量δh'2j，所述δh'2n的计算公式如下：
δh'2j＝δh2j-δh1n(2)
其中，δh1n为以无沉降的测量基准点为计算基准点得到的第1个监测区域中终止点的沉降量，δh2j为以无沉降的测量基准点为计算基准点得到的第2个监测区域第j个传感器布置点的沉降量；
所述步骤s802中所述δh2n的计算公式为
其中，ρ2为液罐y2中的液体密度，g为重力加速度，p'2j为第2个监测区域的第j个传感器监测到的发生沉降后的压力值；p'11为第1个监测区域的第1个传感器监测到的发生沉降后的压力值。本实施例中，为了简便运算，设置各个监测区域的液罐中的液体均相同，故各个液罐中液体密度相同，即ρ1＝ρ2＝…＝ρi＝…＝ρn。
第2个监测区域起始点侧壁面的实际压力值的计算公式如下：
p'21＝p21+δp21+δx21(4-1)
δp21为由于第2个监测区域的第1个传感器自身高度变化引起的压力差值变换值，δx21为大气变化、环境因素以及液罐高度变化导致的传感器c21采集压力误差变化；由于发生沉降时，液罐同样沉降，因此传感器c21无法测量δp21的值；
以无沉降的测量基准点为计算基准点得到第2个监测区域的第1个传感器处侧壁面的沉降量δh21为：
由于当i≥2时，所述液罐yi与c(i-1)n和ci1在同一垂直截面上，故
δh21＝δh1n(4-3)
第2个监测区域第j个传感器布置点的的实际压力值的计算公式如下：
p'2j＝p2j+δp2j+δx2j(4-4)
其中，δp2j为由于第2个监测区域的第j个传感器自身高度变化引起的压力差值变换值，δx2j为大气变化、环境因素以及液罐高度变化导致的传感器c2j采集压力误差变化；
以无沉降的测量基准点为计算基准点，得到第2个监测区域第j个传感器布置点的沉降量δh2j为：
以第2个监测区域起始点处为计算基准点，得到第2个监测区域的终止点的沉降量δh'2j为：
将(4-3)式代入(2-1)式可得，
δh'2j＝δh2j-δh1n(2)
从(4-5)式和(2-1)式可以看出(2)式考虑到实际的传感器在大气环境中的实际误差，精度高，适用范围广。
s803:依次类推，得到当i≥2时，且i为偶数时，以第i个监测区域起始点处为计算基准点的第i个监测区域第j个传感器布置点的实际沉降量δh'ij为：
δh'ij＝δhij-δh(i-1)n+δh(i-2)n-δh(i-3)n……+δh2n-δh1n(3-1)
(3-1)式的具体推导过程如下：
δh'ij＝δhij-δhi1
＝δhij-δh'(i-1)n
＝δhij-(δh(i-1)n-δh'(i-2)n)
＝δhij-[δh(i-1)n-(δh(i-2)n-δh'(i-3)n)]
＝δhij-δh(i-1)n+δh(i-2)n-δh(i-3)n……+δh2n-δh1n
当i≥2时，且i为奇数时，以第i个监测区域起始点处为计算基准点的第i个监测区域的终止点的实际沉降量δh'ij为：
δh'ij＝δhij-δh(i-1)n+δh(i-2)n-δh(i-3)n……-δh2n+δh1n(3-2)
(3-2)式的具体推导过程如下：
δh'ij＝δhij-δhi1
＝δhij-δh'(i-1)n
＝δhij-(δh(i-1)n-δh'(i-2)n)
＝δhij-[δh(i-1)n-(δh(i-2)n-δh'(i-3)n)]
＝δhij-δh(i-1)n+δh(i-2)n-δh(i-3)n……-δh2n+δh1n
其中，δh(i-1)n、δh(i-2)n、δh(i-3)n、…、δh2n、δh1n为以无沉降的测量基准点为计算基准点的第i-1个、第i-2个、第i-3个、…、第2个、第1个监测区域的终止点的实际沉降量；δhij为以无沉降的测量基准点为计算基准点得到的第i个监测区域第j个传感器布置点的沉降量；第i个监测区域起始点处为计算基准点的第i个监测区域第j个传感器布置点的沉降量δh'ij即为第i个监测区域第j个传感器布置点的实际沉降量。
(3-1)式和(3-2)式中所述δhij的计算公式为
其中，ρi为液罐yi中的液体密度，g为重力加速度，p'ij为第i个监测区域的第j个传感器监测到的发生沉降后的压力值；p'11为第1个监测区域的第1个传感器监测到的发生沉降后的压力值。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。