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静力水准仪在检测工程中的应用

来源:拿度科技 浏览量: 时间:2020-03-17 13:15

  

        静力水准系统是一种精密液位测量系统,其精度达到微米级,可对多个建筑物的差异沉降进行实时测量。 根据其工作原理不同,分为接触式(电感式传感器、光电传感器)和非接触式传感器(电容式传感器、超声波式传感器)。 静力水准系统被广泛应用于地铁隧道建设和运营期间的维护中,对于基坑工程周边建筑物的垂直位移监测,其应用相对较少。环境对静力水准系统精度的影响尤为显著,如压力、温度差异等。本文分析了温度不均匀对液体静力水准仪精度的影响,并提出了减弱其影响的建议;探讨了压力、水管中的温度梯度计钵体之间温差对静力水准系统精度的影响,并通过理论计算提出了一个温度修正公式;结合工程实例初步提出了对液体静力水准系统进行温度修正的结合实际测量数据,较为系统地探讨了周围环境对静力水准在安装、使用过程中的影响。本文将静力水准系统引人一个处于热交换较为 剧烈的环境中的建筑物,对其垂直位移进行自动化监 测、分析,并从实际应用角度考虑如何控制温度对静 力水准系统测试精度的影响。
静力水准仪
1、静力水准系统监测原理
        该仪器依据连通管的原理,用传感器测量每个测点容器内液面的相对变化,再通过计算求得各点相对 千基点的相对沉降(隆起)量,与基准点相比较即可得 测点的绝对沉降(隆起)量。通过传感器测得任意时刻各测点容器内液面相对于该点安装高程的距离,则可求得该时刻各点相对于基准点的相对高程差。
2、压力对静力水准仪的影响
        不同钵体中压力差对静力水准系统的精密测量影响很大。且很多因素可能会影响钵体中压力的变化,如钵体周围气流、气候的变化等。目前一般采用密封的气管连接系统中每个钵体传感器,这样能够保持整个测量系统在相同的压力下工作,从而消除压力对静力水准系统测试精度的影响。本文中所用的静力水准仪正是采用了这种方法控制压力的影响。
3、钵体温度差异对静力水准系统的影响
       由于静力水准系统安装在热交换较为剧烈的大气环境中,有些钵体位置处于太阳的直射下,有些钵体位置位千背阳面,因此,各个钵体所在位置的温度是很难一致的。温度变化会引起液体密度变化,从而导致液面高度发生改变。通常在静力水准系统中采用水作为工作介质。水在20℃时,线膨胀系数是208μm/(m.℃),假设一个钵体中有60mm深的水,在20℃附近有1 ℃的 温度变化,将会产生士12 µ.m 的液面高度的变化。为了消除这些误差,应该在每个钵体传感器中安装温度传感器,可以实时地测量钵体的温度,通过理论计算得到温度修正公式,从而对每个钵体中的测值进行温度修正。然而,液体的线膨胀系数 f3是和液体的温度—密度函数相对应的函数,因此严格的修正函数应是高千二次的函数,同时考虑到钵体本身的热胀冷缩和静力水准系统其他零部件的温度因素,很难在理论上提出温度对静力水准系统测算精度影响的修正函数。在本文中,采用一通风效果很好的保护罩对静力水准的每个钵体进行有效的保护,确保整个系统在温 度相对稳定的条件下采集数据,该方法能有效地控制静力水准钵体周围环境的温度,从而提高静力水准系统的测量精度。
总结
(1) 静力水准系统在实际工程中的应用,充分体现了其高精度、实时监控测量的功能特点,能够较为科学地反映被测建筑物的变形情况,从而更好地指导施工。
(2 )与传统人工监测相比,静力水准系统的数据量更为丰富,且更加可靠。
(3) 实际工程监测数据表明:在基坑开挖效应 和温度效应的共同作用下,各测点的垂直位移具有周 期变化效应和累计效应。
(4) 采用一通风效果很好的保护罩对静力水准的每个钵体进行有效的保护,能够有效地控制钵体间温度差异对测试精度的影响。


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