路基沉降多层监测结构及监测方法

技术领域

本发明涉及路基监测技术领域，特别是涉及一种路基沉降多层监测结构及监测方法。

背景技术

在公路的建设与维护工作中，路基沉降是经常出现的路面破坏现象，尤其是软土地基路段，严重影响了公路的行车质量和车辆的交通安全，对公路的运行寿命也有着很大的影响。由于幅员辽阔，地质情况非常复杂，这对公路的建设和维护工作提出了很高的要求。在公路的建设过程中，软基、不良土路基、高填路堤、陡坡路堤等多种因素都可能导致路基沉降出现，复杂、恶劣的地质情况和为了加快公路建设而缩短施工周期也是路基沉降出现的主要原因。路基沉降破坏了公路路基结构的稳定性，可能导致路面开裂或坑洼不平，加速了公路的损坏，影响了公路的运行寿命和行车质量，造成了很大的交通安全隐患问题。加强路基沉降监测技术的研究，对提高公路的建设和维护质量十分重要。

目前，随着监测技术的发展，路基沉降监测方法也越来越多。其中包括沉降板法，沉降板由底板、PVC管、金属测杆构成。底板水平于基准线，埋入路基，其会跟随路基的沉降而沉降，以此进行监测。金属测杆垂直于底板，用于沉降值的测量，可根据测量的深度进行加长或缩短，在埋入沉降板后记录金属测杆的高度，以后定期对其高度进行测量，测量数据之间的差值即为测量点的沉降值。PVC管用于保护金属测杆，防止金属测杆被腐蚀破坏，影响监测的准确性。该监测技术施工成本较低、施工工艺简单，监测精度较高且便于进行监测操作，适用于路基的表层沉降监测。但金属测杆的顶端长期暴露于路面，容易受到破坏影响监测的准确度。在施工过程中，由于沉降板需要预先埋设进地基，所以可能导致地基压实不足，影响地基质量；其次，为了避免破坏沉降板，施工时需要避开沉降板埋设区域，影响了施工的进度；最后，沉降板被破坏后难以进行补救措施。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种路基沉降多层监测结构及监测方法，同时满足监测路基剖面沉降和分层沉降的需要，对路基施工没有影响，实用性较强。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种路基沉降多层监测结构，包括路基、数据采集处理装置和多个剖面沉降监测装置，所述路基包括多个由下至上依次设置的土层，所述剖面沉降监测装置包括剖面沉降管、测量探头和牵引绳，各所述土层中设置有一个所述剖面沉降管，多个所述剖面沉降管在竖直方向上位置相对应，所述牵引绳用于带动所述测量探头在所述剖面沉降管中移动，所述测量探头与所述数据采集处理装置连接。

优选地，还包括导轮，所述剖面沉降管的内壁上设置有与所述导轮结构相匹配的导槽，所述测量探头安装于所述导轮上，所述牵引绳与所述导轮连接。

优选地，所述剖面沉降管为U形管。

优选地，所述路基包括三个所述土层，三个所述土层分别为由下至上依次设置的第一粉质黏土层、碎土层和第二粉质黏土层。

优选地，所述路基的纵向截面为梯形。

本发明还提供一种基于路基沉降多层监测结构的监测方法，包括以下步骤：

步骤一、在每个所述土层的监测位置处预先埋设所述剖面沉降管，使得多个所述剖面沉降管在竖直方向上位置相对应；

步骤二、在每个所述剖面沉降管中穿入一个所述牵引绳，使得所述牵引绳由所述剖面沉降管的两端伸出；

步骤三、在所述牵引绳的一端安装一个所述测量探头，并将测量探头与所述数据采集处理装置连接，通过拉动所述牵引绳的另一端使得所述测量探头由所述剖面沉降管的一端移动至另一端；

步骤四、所述测量探头将测得数据传输至数据采集处理装置经过处理得出各个所述土层中每个节点处的沉降值。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的路基沉降多层监测结构及监测方法，路基包括多个由下至上依次设置的土层，各土层中设置有一个剖面沉降管，多个剖面沉降管在竖直方向上位置相对应，牵引绳用于带动测量探头在剖面沉降管中移动，测量探头与数据采集处理装置连接。工作时，在每个剖面沉降管中穿入一个牵引绳，使得牵引绳由剖面沉降管的两端伸出；在牵引绳的一端安装一个测量探头，通过拉动牵引绳的另一端使得测量探头由剖面沉降管的一端移动至另一端；测量探头将测得数据传输至数据采集处理装置经过处理得出各个土层中每个节点处的沉降值，可以监测整个剖面的整体沉降规律，又可以测量不同土层的沉降量，同时满足监测路基剖面沉降和分层沉降的需要，操作简单，成本较低，对路基施工没有影响，外界环境对该监测技术也没有影响，实用性较强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的路基沉降多层监测结构的剖视图；

图2为本发明提供的路基沉降多层监测结构的俯视图。

附图标记说明：100、路基沉降多层监测结构；1、剖面沉降管；101、弯管段；102、直管段；2、牵引绳；3、第一粉质黏土层；4、碎土层；5、第二粉质黏土层；6、淤泥质黏土基体层；7、粉质黏土基体层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种路基沉降多层监测结构及监测方法，同时满足监测路基剖面沉降和分层沉降的需要，对路基施工没有影响，实用性较强。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，本实施例提供一种路基沉降多层监测结构100，包括路基、数据采集处理装置和多个剖面沉降监测装置，路基包括多个由下至上依次设置的土层，剖面沉降监测装置包括剖面沉降管1、测量探头和牵引绳2，各土层中设置有一个剖面沉降管1，多个剖面沉降管1在竖直方向上位置相对应，牵引绳2用于带动测量探头在剖面沉降管1中移动，测量探头与数据采集处理装置连接。具体地，本实施例中的数据采集处理装置为路基监测领域中常规的数据采集处理装置。

本实施例中还包括导轮，剖面沉降管1的内壁上设置有与导轮结构相匹配的导槽，测量探头安装于导轮上，牵引绳2与导轮连接，导轮与导槽相配合的结构使得测量探头在剖面沉降管1中运行地更加顺畅平稳。

于本具体实施例中，牵引绳2为钢丝绳。剖面沉降管1为U形管，具体地，剖面沉降管1包括弯管段101和两个分别连接于弯管段101两端的直管段102，两个直管段102由土层的同一侧伸出，牵引绳2的两端由两个直管段102的端部伸出。

于本具体实施例中，路基包括三个土层，三个土层分别为由下至上依次设置的第一粉质黏土层3、碎土层4和第二粉质黏土层5，第一粉质黏土层3、碎土层4和第二粉质黏土层5中分别设置有一个剖面沉降管1。第一粉质黏土层3下方依次设置有淤泥质黏土基体层6和粉质黏土基体层7。本实施例中路基的纵向截面为梯形。

本实施例还提供一种基于路基沉降多层监测结构100的监测方法，包括以下步骤：

步骤一、在每个土层的监测位置处预先埋设剖面沉降管1，保证剖面沉降管1水平放置，使得多个剖面沉降管1在竖直方向上位置相对应；

步骤二、在每个剖面沉降管1中穿入一个牵引绳2，使得牵引绳2由剖面沉降管1的两端伸出；

步骤三、在牵引绳2的一端安装一个测量探头，并将测量探头与数据采集处理装置连接，通过拉动牵引绳2的另一端使得测量探头由剖面沉降管1的一端移动至另一端；具体地，将测量探头搭载于导轮上，牵引绳2拉动导轮沿导槽运动，进而带动测量探头移动；

步骤四、测量探头将测得数据传输至数据采集处理装置经过处理得出各个土层中每个节点处的沉降值。

具体地，测量探头的主要元件为加速度计。沉降发生后，剖面沉降管1会和路基沉降产生相同的形变。使用牵引绳2将测量探头从剖面沉降管1的一端缓缓牵拉到另一端，在此过程中，加速度计的重力矢量在水平方向上的分量即为测量探头在水平方向上的倾斜角度，记录每个节点上的角度，该角度和测量探头的长度乘积即为该节点处的沉降值。

可见，本实施例中的剖面沉降监测装置适用于剖面沉降监测，其监测精度较高，可以监测剖面的整体沉降规律；同时，由于在每个土层中设置有一个剖面沉降监测装置，进而实现不同土层的沉降量的测量，实现分层沉降监测，还可以监测同一断面的总沉降量。由此可知，本实施例中的路基沉降多层监测结构100可以监测整个剖面的整体沉降规律，又可以测量不同土层的沉降量，同时满足监测路基剖面沉降和分层沉降的需要，操作简单，成本较低，对路基施工没有影响，外界环境对该监测技术也没有影响，实用性较强。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。