[发明专利]隔室摄像式地下水位测量装置及其工作方法

说明书

隔室摄像式真空预压地下水位测量装置及其工作方法，包括水位管及测量设备，埋入地下的水位管包裹无纺土工布，其特征在于：所述水位管由透明材料隔板竖向分为两个半圆柱空间，一半为上下连通的不透水管腔，另一半为允许透水的滤管腔；所述滤管腔被半圆形滤管腔隔板划分为一列竖向互不连通的小隔室；所述测量设备包括标尺数据线及其端部的摄像头，该摄像头在不透水管腔内随标尺数据线上、下移动以观测所述滤管腔中的水位。本发明消除了现有真空预压地下水位测量装置密闭管段带来的密闭效应以及由上下贯通的滤管段带来的竖向提水效应，测量过程不改变管周负压环境，满足真空预压地下水位测量的基本要求。

技术领域

本发明涉及地下水位现场测试领域，具体涉及针对真空预压软基处理中地下水位测试的一种隔室摄像式地下水位测量装置。本发明还涉及这种测量装置的工作方法。

背景技术

真空排水预压法是一种有效的软基处理技术，近年来得到了广泛应用，并与新工艺、新方法结合不断得到改进。负压环境下地下水位变化规律是真空预压理论研究的基础性问题，其重要性在于：①地下水位变化是真空预压加固机理研究的必要条件，水位升降与否会改变饱和区、非饱和区分布，进而改变有效应力分布，影响真空预压加固效果；②计算水位之下的超静孔隙水压力时应扣除静水压力，即必须知道地下水位。目前，支持真空预压地下水位下降的占多数，也有学者认为水位不变或上升。真空预压地下水位测量技术不完善，无法获得令人信服的负压条件下地下水位原位测试资料是存在观点分歧的根本原因。

传统的真空预压地下水位测量方法是：先打设水位管，再用水位计测量。然而这种方法观测水位时要将盖子取下，使之与大气连通，将改变水位测管中的水位，所得水位并不是负压下的实际地下水位。对于传统水位测法存在的不足，已有相当数量的专利提出了改进方案，包括各类机械式测量方法、电阻式测量方法及激光测距等方法，均可以做到在不开盖的条件下测得负压条件下水位管中的水位。

然而，准确测到真空预压的方法地下水位必须满足一个前提条件，即埋设在地基中的水位管的结构必须科学合理，使管中水位能够准确地代表负压环境下地基中的水位。现有真空预压地下水位测管内部均为中空，且由不透水管段和滤管段组成，而采用真空预压法处理的场地地下水位埋深常常较浅，若滤管段分布范围较小（埋深过大），会使得管内外流体交换缓慢，管中水位变化明显滞后于土中水位，同时水位管顶部密封空间也容易出现密闭效应；而水位管中空且上下连通,会使得滤管段范围内存在竖向提水作用,且滤管段分布范围越大、真空度变化越剧烈,管内水位就越容易在竖向提水作用下高于土中水位。目前工程上所采取的调整滤管段分布的做法并不能够消除上述密闭作用和竖向提水作用，换句话说，将现有的上下贯通的密闭段和滤管段相结合的上下贯通的中空式水位管结构放在在负压环境下的地基中，管内水位不能够准确代表土中水位,即使准确无误地测到管中水位，也并不一定是真空预压地基处理的地下水位值。而现有真空预压地下水位测量改进方案大都忽略了上述问题，极少关注水位管中的水位是否能够代表真正的地下水位。为此，本发明改进了水位管结构并提出了相应的测量方法，提出一种能够反映并获取负压状态下的地下水位的设备和其操作方法。

发明内容

为解决真空预压地下水位测量中存在的密闭效应及竖向提水作用等技术问题，本发明提供了一种隔室摄像式地下水位测量装置，采用竖向透明有机玻璃隔板将水位管等分为两个半圆柱空间，其中滤管腔竖向分割为小段的隔室并通过滤管与地基水位连通，不透水管腔提供摄像头的工作空间，水位管中水位能够代表真空预压地下水位，同时测量过程不会对负压环境产生改变，完全满足真空预压地下水位测量的基本要求。本发明还将提供这种水位测量装置的工作方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：