静力水准沉降监测系统
上海华测创时测控科技有限公司
技术部
1 静力水准系统...................................................... 2
1.1系统的结构 .................................................. 2 1.2系统的工作原理 .............................................. 2 2 静力水准仪........................................................ 4
2.1背景技术 .................................................... 4 2.2静力水准仪结构 .............................................. 4 2.3静力水准仪特点 .............................................. 5 2.4静力水准仪传感器 ............................................ 5 2.5传感器的结构和工作原理 ...................................... 5 2.6静力水准仪的读数与计算 ...................................... 6
2.6.1读数.................................................. 6 2.6.2计算.................................................. 6 2.6.3说明.................................................. 6 2.7静力水准仪的数据传输 ........................................ 7
2.7.1数据传输注意事项...................................... 7 2.7.2数据传输电缆.......................................... 7 2.7.3数据传输接线方法...................................... 7 2.8静力水准仪的安装 ............................................ 7
2.8.1测墩安装.............................................. 8 2.8.2墙壁安装.............................................. 8 2.8.3安装地板和安装架的固定................................ 9 2.8.4贮液容器的安装........................................ 9 2.8.5连接通液管............................................ 9 2.8.6系统充液.............................................. 9 2.8.7安装传感器........................................... 10 2.8.8安装通气管........................................... 10
3系统软件简介 ..................................................... 10
1静力水准系统
静力水准系统是测量两点间或多点间相对高程变化的精密仪器。主要用于大坝、核电站、高层建筑、矿山、滑坡、桥梁等垂直位移和倾斜的监测。静力水准系统一般安装在被测物体等高的测墩上或被测物体墙壁等高线上，通常采用HC-C800一体化模块化自动测量单元采集数据，通过有线或无线通讯与计算机连接，从而实现自动化观测。 1.1系统的结构
静力水准系统的结构由静力水准仪及安装架、液体连通管及固定配件、通气连通管及固定配件、干燥管、液体等组成。安装方式分为测墩式安装和墙壁式安装两种方式，视现场条件和设计要求选定，如图示1。 ●静力水准系统结构示意图示1(模型)
1.2系统的工作原理
静力水准系统又称连通管水准仪，系统至少由两个观测点组成，每个观测点安装一套静力水准仪。静力水准仪的贮液容器相互用通液管完全连通，贮液容器内注入液体，当液体液面完全静止后系统中所有连通容器内的液面应同在一个大地水准面上▽O，此时每一容器的液位由传感器测出，即初始液位值分别为：H10、H20、H30、H40、·····Hi0，如图示2。
假设被测物体测点1作为基准点，测点2的地基下沉，测点3的地基上升，测点4的地基不变等等，当系统内液面达到平衡静止后形成新的水准面▽i0，则各测点连通容器内的新液位值分别为：H1、H2、H3、H4······Hi，如图示3。
系统各测点的液位由静力水准仪传感器测得，各测点液位变化量分别计算为：△h1=H1-H10、△h2=H2-H20、△h3=H3-H30、△h4=H4-H40······△hi=Hi-Hi0。其中计算结果：△hi为正值表示该测点贮液容器内的液面升高，△hi为负值表示该测点贮液容器内的液面降低，如图示3。
在此，选定测点1为基准点，则其它各测点相对基准点的垂直位移(沉降量)为：△H2=△h1-△h2、△H3=△h1-△h3、△H4=△h1-△h4、······△Hi=△h1-△hi。其中计算结果：△Hi为正值表示该测点地基抬高，△Hi为负值表示该测点地基沉降，如图示3。
如果知道两测点间的水平距离L，则两测点间相对倾斜的变化也可算得，如图示3。
●静力水准系统工作原理图示2
● 静力水准系统工作原理图示3
依照上述原理，在静力水准仪的系统中，不但可以观测两测点间的相对垂直位移，也可在建筑物及其它地基内布置多个测点并连成系统，并选一稳定不动的测点做为基准点，来观测各测点相对基准点的垂直位移(沉降量)。
往往基准点是相对恒定的或者是可用其它方式准确测定的点，精确计算各点的绝对垂直位移，必须核定基准点地基的沉降变化量。
对于多测点的静力水准系统，每个测点的静力水准仪均需加接三通接头，使各测点贮液容器用水管连通，各点容器上部与大气连通，且各点安装高程应基本相同，基准点必须稳固。
2静力水准仪 2.1背景技术
目前在我国推广应用的静力水准仪技术中主要使用的传感器为：振弦式、电容式、光电式、差动变压器式等。以上形式的仪器共同的弱点是损坏率高，长期稳定性差，需要定期的重新标定，维护费用高，信号输出形式固定适应性差。其中有些传感器安装要求较高，必须专业技术人员安装；有些传感器测量精度较差，可靠性方面存在缺陷等等。
本系统所述的静力水准仪使用磁致伸缩液位计作为传感器，型号为JL-1。该传感器是利用磁致伸缩原理开发出的新一代高精度液位测量产品，是一种非接触式液位测量传感器。传感器浮子在测杆上的位置随贮液容器内液位的变化而同步变化，通过二次仪表可测得变化数据，从而计算出液位的变化量。本静力水准仪所用传感器能有效地克服其它类型传感器所存在的以上问题,具有高精度、高稳定性、高可靠性、安装简便等优点。 2.2静力水准仪结构
本文着重介绍HC-J100式静力水准仪，其结构主要由观测电缆、传感器、水平泡、气管接头、通气管、加液塞、上端盖、贮液筒、防冻液、下端盖、通液管接头、通液管、底板、调节螺栓、安装架等部件组成，如图示4。 ●JL-1型磁致伸缩式静力水准仪结构图示4
静力水准系统方案
