一种利用虹吸法的地面沉降观测装置及其观测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及土木工程领域，具体涉及一种利用虹吸法的地面沉降观测装置及其观 测方法。
【背景技术】
[0002] 现有的液压式沉降监测/观测系统，一般是水箱与其下部的联通水管连接，形成 通路，且联通水管和水箱需要始终保持一定高度。故而，对地面上的沉降监测，需要安装 相应的支架将沉降水箱升高，或下挖出沟道，放置联通水管，通过下部的联通水管联通各水 箱，各水箱的水位高度保持一致。对于监测地面沉降来说，需要耗费较多的人力和物力，十 分不便。
【发明内容】
[0003] 本发明为解决上述中的技术问题，提供一种利用了虹吸原理，取消了对沉降水箱 和水管的高度要求.对地面的沉降监测可直接放置液位装置并进行观测的地面沉降观测 装置。
[0004] 本发明还提供了该利用虹吸原理的地面沉降观测方法。
[0005] 本发明所采用的技术方案为：
[0006] -种利用虹吸法的地面沉降观测装置，包括基准贮液器、观测贮液器和联通水管， 所述基准贮液器置于选定的观测基准点，所述观测贮液器置于选定的沉降观测点，基准贮 液器中贮存有作为标准液位的液体，其特征在于：
[0007] 基准贮液器和观测贮液器的制式和容量均相同，并均安装有水位传感器，基准贮 液器通过联通水管连接一个或多个观测贮液器；
[0008] 联通水管于基准贮液器和每一处观测贮液器的上方均设有的弯折点，弯折点的下 端为联通端，并使联通端竖直向下伸入至相应的贮液器底部，使基准贮液器、各观测贮液器 间形成倒"U"形或平顶形的连接并相互联通；
[0009] 联通水管于基准贮液器和每一处观测贮液器的水管段分别安装有二级水阀，同 时联通水管于中段设有开口，并向上延伸形成注水端。
[0010] 所述水位传感器连接有无线收发装置，通过无线数据收发装置将采集的液位数据 发送至数据采集终端。
[0011] 所述注水端安装有相应的注水控制阀，同时其注水口呈口径向上递增的漏斗形， 或连接有相应的漏斗。
[0012] 所述基准贮液器和基准贮液器均呈柱形，且底面为平底状，其高度为0. 2m-l. 5m， 底面直径为lOOmm-lOOOmm，以提高观测数据的精度。
[0013] 所述基准贮液器和基准贮液器采用透明材料，并均于表面设有液位高度尺。
[0014] 一种利用虹吸原理的地面沉降观测方法，且特征在于，包括如下步骤，
[0015] 1)、在需进行的沉降观测地，选定观测基准点和一个或多个沉降观测点，在观测基 准点和沉降观测点上放置制式和容量均相同的贮液器，分别命名为基准贮液器和观测贮液 器，并在基准贮液器和各观测贮液器中均安装水位传感器；
[0016] 2)、通过联通水管将基准贮液器以及各观测贮液器连接，联通水管在每处贮液器 中均设置联通端，并使联通端于相应的贮液器上方向下弯折而竖直伸入至相应的贮液器底 部，使基准贮液器、各观测贮液器间形成倒"U"形或平顶形的连接并相互联通；
[0017] 3)、在联通水管于基准贮液器和每一处观测贮液器的水管段分别安装二级水阀， 同时在联通水管的中端设置注水端及相应的注水控制阀；
[0018] 4)、打开注水控制阀和各二级水阀，通过注水端向联通水管及各贮液器中注水，并 在联通水管及各贮水器中均充满水后，将注水控制阀和各二级水阀关闭；
[0019] 5)、通过抽水栗将基准贮液器和各观测贮液器中的水抽出一部分，抽出后各贮液 器中的水位高度降低10% -40% ;
[0020] 6)、打开各二级水阀，基准贮液器、各观测贮液器联通，并由于各贮液器所处地面 高度不同，形成虹吸现象，基准贮液器和各观测贮液器的液位高度将始终保持一致；
[0021] 7)、通过基准贮液器和各观测贮液器中的水位传感器，测得所处贮液器的初始液 位高度，并将相应的液位数据发送至数据采集终端；
[0022] 8)、在观测时间点，测定并发送数据，计算各观测贮液器中与基准贮液器中的液位 高度差，即为沉降差，取得相对沉降值。
[0023] 所述水位传感器通过无线收发装置，将液位数据无线传输至所述数据采集终端。
[0024] 本发明的地面沉降观测装置及其观测方法，所有装置的安装都在地面上进行，且 拆装方便，不必挖槽放置联通水管.也不需要做支架将相应的设备撑高；充分利用了虹吸 原理，对地面沉降的观测数据准确，无需专人长时间值守，可同时对同一区域的多点的沉降 数据进行采集，便于计算与统计。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明地面沉降观测装置的布置示意图。
[0026] 图示说明：1_基准贮液器、2-观测贮液器一、3-观测贮液器二、4-水位传感器、 5-联通水管、6-二级水阀、7-联通端、8-注水端、9-注水控制阀、10-数据采集终端、11-液 位。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图，对本发明作进一步地说明。
[0028] 如图1所示的利用虹吸法的地面沉降观测装置，该装置中设有的一个基准贮液器 (1)和2个观测贮液器，且均为制式和容量相同的透明柱形容器，并于表面设有液位（11) 高度尺。各贮液器内均安装有水位传感器（4)，并为水位传感器（4)配备有无线数据收发 装置。各贮液器均为平底，便于置于相应的地面位置后保持平衡，基准贮液器（1)置于选定 的观测基准点，观测贮液器一（2)和观测贮液器二（3)置于选定的沉降观测点一和沉降观 测点二，基准贮液器（1)中贮存有作为标准液位（11)的液体。同时，各贮液器的高度均为 I. lm，底面直径均为300_，这样可以在地面高度相差1米的地面进行测试，能满足大多数 地面的要求，并同时具有较高的测量精度。一些地面总的起伏较大，可在1米的高度差内， 放置一个观测贮液器进行观测.避免因加高观测贮液器带来成本增加。
[0029] 基准贮液器（1)以及观测贮液器一（2)、观测贮液器二（3)通过联通水管（5)连 接，联通水管（5)于基准贮液器（1)和每一处观测贮液器的上方均设有的弯折点，弯折点的 下端为联通端（7)，联通端（7)竖直向下伸入至相应的贮液器底部，使基准贮液器（1)、各观 测贮液器间形成倒"U"形或平顶形的连接并相互联通。
[0030] 联通水管（5)于基准贮液器（1)和每一处观测贮液器的水管段均安装有二级水阀 (6)，用于控制各水管段中水的流通。联通水管（5)于中段设有开口，并向上延伸形成注水 端（8)。该注水端（8)亦安装有相应的注水控制阀（9)，注水口呈口径向上递增的漏斗形， 或连接有相应的漏斗，便于注水以及注水时的控制。
[0031] 通过各贮液器内的水位传感器（4)，并配合相应的无线数据收发装置，将各贮液器 的水位高度数据发送至相应的数据采集终端（10)，即计算机中。
[0032] 本发明利用了虹吸原理，将水箱内部水位连通，水箱之间发生相对沉降，水箱内部 的水位也发生改变，来得到水箱之间的相对沉降值，其测试方法为：
[0033] 1)、在需进行的沉降观测地，选定观测基准点和一个或2个沉降观测点，在观测基 准点和2个沉降观测点上放置制式和容量均相同的贮液器，分别命名为基准贮液器（1)、观 测贮液器一（2)和观测贮液器二（3)，并在基准贮液器（1)和各观测贮液器均安装水位传感 器⑷；
[0034] 2)、通过联通水管（5)将基准贮液器（1)以及各观测贮液器连接，将联通水管（5) 在每处贮液器中均设联通端（7)，并使联通端（7)于相应的贮液器上方向下弯折且竖直伸 入相应的贮液器底部，使基准贮液器（1)、观测贮液器一（2)、观测贮液器二（3)间均形成倒 "U"形或平顶形的连接并相互联通；
[0035] 3)、在联通水管（5)于基准贮液器（1)、观测贮液器一（2)和观测贮液器二（3)的 水管段均安装二级水阀（6)，同时在联通水管（5)的中端设置注水端（8)并设置相应的注水 控制阀（9);
[0036] 4)、打开注水控制阀（9)和各二级水阀（6)，通过注水端（8)向联通水管（5)及各 贮液器中注水，并在联通水管（5)及各贮水器中均充满水后，将注水控制阀（9)和各二级水 阀⑶关闭；
[0037] 5)、通过抽水栗将出基准贮液器（1)、观测贮液器一（2)和观测贮液器二（3)中 的水均抽出一部分，抽出部分需使各贮液器中的水位高度降低0. 2m ;在各贮液器的高度为 I. Im的情况下，可至少在后续中观测0. 2m以上的沉降范围。