[发明专利]一种负压条件下地下水位的可视化测量装置与测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地下水位测试工具与方法，尤其涉及负压条件下地下水位的可视化测量装置与测量方法。

背景技术

在岩土工程领域，地下水位的测量有着不可替代的重要性，地下水位的变化一方面反映了地基加固的进度，另一方面反映了加固方法的优劣，所以真实、准确的地下水位测量技术就显的尤为重要。工程上用于地下水位的测试方法多采用常规的敞口式测管法，其所测得水位变化反映的实质是大气压力作用下水位管滤管段各点水位降深的平均值。若针对真空预压加固地基时地下水位的测量，每次测试过程中都需要打开密封管口，这样势必会破坏管内的密闭状态，用该法测出的水位只能反映正常大气压下的相应值，并不是负压条件下地基中地下水位的真实值，而且真空预压期间水位观测次数越多，引起的误差越大，所以常规地下水位测试方法并不适用于真空预压条件下地下水位的测试要求。

在本发明之前，中国专利（专利申请号：201320244064.7）公开了“一种真空预压地下水位测量装置”，结构特点是包括埋在地基中的水位管和电阻式水位计，其中位于砂垫层下2m标高以上的所述水位管是封闭的，水位管设有顶部密封盖和底部密封盖，电阻式水位计密封固定在所述水位管内，并与读数仪连接。但具有以下缺点：（1）此装置通过水位的变化影响其埋设在水位管中的电阻式水位器读数的变化，间接地算出水位的变化，会存在较大的误差；（2）水位管从管口至砂垫层以下2m范围内与周围土体不连通，所以很难保证水位管内外真空度一致，从而引起测量误差。此外，中国专利（专利申请号：2009102326279.6）还公开了“基于图像视觉的水位测量系统和方法”，其结构是采用浮子装置，在其正上方安置CCD摄像头对浮子进行视频采集，水位变化引起的浮子与CCD摄像头距离的改变影响动态图像中浮子图像面积；通过面积的变化得到浮子与CCD摄像头的相对距离，测量出水位。该装置避免了昂贵的水位传感器，降低了成本，但是该装置也存在以下问题：（1）该装置通过摄像头与浮子之间距离的远近引起摄像面积的变化，间接测算出水位的变化，间接测算出的水位误差会大于直接测量的误差，而且在计算面积的时候会使测量误差增加。（2）对于测量一直处于变化的水位，该装置需要一定时间的测算，可能会造成数据的延迟，不适合实时测量。（3）对于水位骤然的大幅度变化，浮子的摄像面积也会出现大幅度的变化，数据的大幅度变化会造成计算的误差增大，从而通过间接计算水位的结果误差也会增大。（4）对于负压条件下地下水位的测量，该装置由于没有密闭无法进行应用。（5）该装置的测量时在水位管的基础上进行测量，当浮子降升较大时，由于管内没有照明设备，会影响摄像效果，从而对面积的计算也会造成不精确的影响。

发明内容

针对现有地下水位测量设备的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种结构简单、便于操作、成本低廉的负压条件下可视化的直接测量地下水位的装置和方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种负压条件下地下水位的可视化测量装置，其特征在于：包括透水管，所述透水管为中空结构，全段埋于土中，透水管下端设有底盖，透水管上端设有顶盖，透水管侧壁全部设有渗透孔，透水管侧壁外部包裹土工滤布，测量时顶盖埋设在密封膜之下；浮块位于透水管内部，透水管内侧壁纵向至少设置一条凹槽轨道，一滑轮嵌入所述凹槽轨道内，所述滑轮与浮块固定连接；凹槽轨道中的一条设有刻度，刻度以透水管上端为零点，带有光源的高清摄像头、指标针固定于浮块上端，所述带有光源的高清摄像头与指标针方向一致，均指向设有刻度的轨道；外接显示装备位于透水管外，测量时通过导线与带有光源的高清摄像头连接。

前述的负压条件下地下水位的可视化测量装置，其特征在于：所述凹槽轨道总数为四条，沿透水管的内壁圆周每隔90度设置一条，与凹槽轨道相对应滑轮为四个。

前述的负压条件下地下水位的可视化测量装置，其特征在于：所述四个滑轮设置高度相同。

前述的负压条件下地下水位的可视化测量装置，其特征在于：所述导线通过固定导线接口固定于顶盖，所述固定导线接口位于顶盖中央，透水管与顶盖之间密封连接。

前述的负压条件下地下水位的可视化测量装置，其特征在于：所述透水管直径为90mm-100mm。

前述的负压条件下地下水位的可视化测量装置，其特征在于：所述浮块高度为20-25cm，直径为80-90mm。

前述的负压条件下地下水位的可视化测量装置，其特征在于：所述指标针采用轻质材料聚苯乙烯，表面有荧光粉层。