專利名稱：地面沉降量的測量方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地質(zhì)測量領(lǐng)域，特別是涉及一種地面沉降量的測量方法及其裝置。
背景技術(shù)：
地面沉降是指在一定的地表面積內(nèi)所發(fā)生的地面水平面降低的現(xiàn)象，地殼運動、開采礦藏或天然氣、抽取地下水等均能引起地面沉降。局部地區(qū)地面高程在短期內(nèi)發(fā)生的較大變化，會對房屋、地下管道、道路、橋梁和水壩等產(chǎn)生嚴重的破壞作用，城市和工業(yè)區(qū)地面的持續(xù)下沉甚至?xí)＜罢麄€城市和工業(yè)區(qū)的安全。目前，地面沉降已經(jīng)給國家和人民的生命財產(chǎn)安全造成了嚴重的損失，因此，進行地面沉降的監(jiān)測和預(yù)報是十分必要的，也是非常有意義的。
目前，地面沉降的監(jiān)測方法主要有以下幾種水準(zhǔn)儀測量、GPS定位和全站儀測量等，其中，水準(zhǔn)儀測量方法費時費力，有時還影響現(xiàn)場的施工工作，有時候由于現(xiàn)場條件所限制還難以實現(xiàn)；GPS定位和全站儀測量則受天氣條件的限制，而且GPS定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理量大，測量精度差。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種測量精度高、簡單而實用的新的地面沉降量的測量方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種實現(xiàn)該地面沉降量的測量方法的裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種地面沉降量的測量方法，包括以下步驟1、在待測點處分別設(shè)置若干個裝有適量液體的儲液筒，所有儲液筒之間通過管道相互連通；2、在每個儲液筒中設(shè)置懸浮于所述儲液筒內(nèi)液面上的浮子，浮子通過配重被浮起；3、當(dāng)該測點發(fā)生地面沉降后，測量出每個測點處浮子在液體中的垂直高度的變化；
4、設(shè)定其中一個儲液筒為基準(zhǔn)筒，該基準(zhǔn)筒處不發(fā)生地面沉降或者該點的地面沉降量利用常規(guī)方式測量；5、根據(jù)每個測點處浮子的變化值，以基準(zhǔn)筒或該基準(zhǔn)筒的地面沉降值為基礎(chǔ)，計算出各個測點處的地面沉降量。
本發(fā)明一種地面沉降量的測量裝置，包括設(shè)置在每個測點的裝有適量液體的儲液筒和通過配重被懸浮于該儲液筒內(nèi)液面上的浮子，每個測點的儲液筒之間通過管道相互連通。
進一步，在所述儲液筒上設(shè)置有能夠測量出所述浮子的水面位移的測量裝置。
進一步，所述浮子與配重是通過繩子連接在一起，所述水面位移測量裝置包括支架和設(shè)置在該支架上的能夠測量角位移的傳感器，該繩子能夠帶動該傳感器轉(zhuǎn)動。
進一步，還包括數(shù)據(jù)傳輸裝置和蓄電池，該數(shù)據(jù)傳輸裝置傳輸所述的傳感器的數(shù)據(jù)，該蓄電池用于給傳感器和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等供電。
進一步，所述傳感器為角位移傳感器或者角度編碼器。
進一步，所述儲液筒內(nèi)的液體為水或油與水的混合物。
本發(fā)明一種測量地面沉降的方法及其裝置，結(jié)構(gòu)簡單，測量精度高，與其它地面沉降量的測量方法相比，本發(fā)明不僅結(jié)構(gòu)簡單，在提高測量精度的同時，又減少了工作量，而且還實現(xiàn)了沉降測量測量數(shù)據(jù)的自動傳輸，各點的地面沉降測量數(shù)據(jù)可實時地傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，實現(xiàn)了將地面沉降量數(shù)據(jù)智能化處理和顯示。


圖1是本發(fā)明一種地面沉降量的測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
圖1中，首先在連通管2和連接管3中注滿水，再接上儲水筒1，繼續(xù)注水，使儲水筒1中有一定深度的水，然后將水面位移測量裝置固定到儲水筒1上。一般將測點n安裝在不出現(xiàn)地面沉降的地方，如果有沉降也可以用水準(zhǔn)儀來測量。這樣，如果某一測點或某些測點發(fā)生了地面沉降，儲水筒1中的水面將發(fā)生變化，由于浮子53在水中的吃水深度是一定的，那么儲水筒1中水面的變化將帶動輪子52轉(zhuǎn)動，然后通過角位移傳感器51測出浮子的位移。根據(jù)各測點浮子53位置的變化，即可計算出各測點相對于測點n的沉降量。假設(shè)測點1、測點2、·······測點n處浮子的位移分別是hc1、hc2、·······、hcn則各測點相對于測點n的沉降量分別是hc1-hcn、hc2-hcn、······、0，如果用水準(zhǔn)儀實測出了測點n的實際沉降量為hn沉，那么各測點的實際沉降量分別是hc1-hcn+hn沉、hc2-hcn+hn沉、······、hn沉。這樣就可以計算出各測點的實際沉降量。
圖1中一共布置安裝了n個測點，每個測點都包括儲水筒1、連通管2、連接管3、水4、角位移傳感器51、輪子52、浮子53、配重54、繩子55、角位移傳感器的支架56。連通管2、連接管3與儲水筒1相連接，他們內(nèi)部的液體相連通，浮子53懸浮于儲水筒1內(nèi)的水面上，該浮子53帶有繩子55，該繩子55的另一端連接配重54，而且該繩子55還連接有角位移傳感器51，該角位移傳感器51連接有數(shù)據(jù)傳輸裝置(圖中未示出)，該數(shù)據(jù)傳輸裝置可為有線的，也可以是無線數(shù)據(jù)傳輸裝置，這樣角位移的信號就可以通過該數(shù)據(jù)傳輸裝置傳送到地面沉降數(shù)據(jù)處理中心；該角位移傳感器51通過支架56固定于儲水筒1上，浮子53和配重54通過一根繩子55懸掛在支架56的輪子52上，這樣在水面位置發(fā)生變化時，繩子55就可以帶動傳感器51轉(zhuǎn)動；本裝置還配備有蓄電池(圖中未示出)，該蓄電池用于給角位移傳感器51和數(shù)據(jù)傳輸裝置供電。其中，儲水筒1、連通管2、連接管3的材料可選用塑料、不銹鋼、PVC或有機玻璃等，浮子53的材料為不銹鋼、有機玻璃、或者鋁合金等，角位移傳感器51為導(dǎo)電塑料角位移傳感器、角度編碼器或者其他類型和原理的角度傳感器。
在發(fā)生地面沉降的過程中，各儲水筒1中的水面位置將發(fā)生變化，浮子53就會帶動角位移傳感器51轉(zhuǎn)動，浮子53垂直高度的變化就反映了各測點地面沉降量的大小，其大小可以通過角位移傳感器51輸出電壓的變化以及角位移傳感器51轉(zhuǎn)輪直徑計算出來。各測點的實際沉降量分別是hc1-hcn+hn沉、hc2-hcn+hn沉、······、hn沉。
在儲水筒中的液體也可以以油與水的混合物替代水。
在本發(fā)明測量裝置中，由于采用了轉(zhuǎn)動扭矩小而靈敏度又很高的角位移傳感器51來測量水面的位移，所以可以通過改變角位移傳感器51轉(zhuǎn)動輪的直徑以及浮子53的直徑來提高測量精度；另外，通過設(shè)置支架56，使浮子53的升降非常穩(wěn)定、角位移傳感器51的輸出值也非常穩(wěn)定，從而保證了地面沉降量的精確計量；而且整個測量過程中是無人值守的，節(jié)省了大量的工作量；而通過數(shù)據(jù)無線傳輸裝置，可以實時地將地面沉降量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛娉两当O(jiān)測控制管理中心。
權(quán)利要求
1.一種地面沉降量的測量方法，其特征在于，包括以下步驟(1)在待測點處分別設(shè)置若干個裝有適量液體的儲液筒，所有儲液筒之間通過管道相互連通；(2)在每個儲液筒中設(shè)置懸浮于所述儲液筒內(nèi)液面上的浮子，浮子是通過配重被浮起；(3)當(dāng)該測點發(fā)生地面沉降后，測量出每個測點處浮子在液體中的垂直高度的變化；(4)設(shè)定其中一個儲液筒為基準(zhǔn)筒，該基準(zhǔn)筒處不發(fā)生地面沉降或者該點的地面沉降量利用常規(guī)方式測量；(5)根據(jù)每個測點處浮子的變化值，以基準(zhǔn)筒或該基準(zhǔn)筒的地面沉降值為基礎(chǔ)，計算出各個測點處的地面沉降量。
2.一種權(quán)利要求1所述方法所用的地面沉降量的測量裝置，其特征在于，包括設(shè)置在每個測點的裝有適量液體的儲液筒和通過配重被懸浮于該儲液筒內(nèi)液面上的浮子，每個測點的儲液筒之間通過管道相互連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，在所述儲液筒上設(shè)置有能夠測量出所述浮子的水面位移測量裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述浮子與配重是通過繩子連接在一起，所述水面位移測量裝置包括支架和設(shè)置在該支架上的能夠測量角位移的傳感器，該繩子能夠帶動該傳感器轉(zhuǎn)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)傳輸裝置和蓄電池，該數(shù)據(jù)傳輸裝置傳輸所述的傳感器的數(shù)據(jù)，該蓄電池用于給傳感器和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述傳感器為角位移傳感器或者角度編碼器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至5任一所述的裝置，其特征在于，所述儲液筒內(nèi)的液體為水或油與水的混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種地面沉降量的測量方法，包括在待測點處分別設(shè)置若干個裝有適量液體的儲液筒，所有儲液筒相互連通；每個儲液筒中設(shè)置懸浮于液面的浮子，浮子是通過配重被浮起；當(dāng)該測點發(fā)生地面沉降后，測量出每個測點處浮子垂直高度變化；以一個儲液筒為基準(zhǔn)筒，根據(jù)每個測點處浮子的變化值，以基準(zhǔn)筒或該基準(zhǔn)筒的地面沉降值為基礎(chǔ)，計算出各個測點處的地面沉降量；本發(fā)明還公開了該方法所用的測量裝置，包括設(shè)置在每個測點的裝有適量液體的儲液筒和通過配重被懸浮于該儲液筒內(nèi)液面上的浮子，每個測點的儲液筒之間通過管道相互連通。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，測量精度高，工作量少，沉降量測量數(shù)據(jù)能夠自動傳輸。
文檔編號G01F23/40GK1731109SQ200510098748
公開日2006年2月8日 申請日期2005年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月5日
發(fā)明者孟祥躍, 李世海, 王興昆 申請人:中國科學(xué)院力學(xué)研究所