[发明专利]一种地基沉降监测仪及监测方法

权利要求书

1.一种地基沉降监测仪，其特征在于：包括多个水平设置的沉降监测单元、基座及测量电路；

每一所述沉降监测单元包括外管、内管和六轴陀螺仪，所述外管管壁设有多道外导轨凹槽，所述内管管壁设有多道内导轨凹槽，所述内管插入所述外管内，且每一所述内导轨凹槽卡入一所述外导轨凹槽内，使所述内管和所述外管可相对滑动，所述六轴陀螺仪设置于所述内管内部且位于其轴线上，所述外管的端部和所述内管的端部其中之一设有万向球头、另一设有万向接头；

所述基座固定设置于地基上，所有沉降监测单元依次首尾连接，任意相邻两所述沉降监测单元之间通过万向球头和万向接头连接，位于一端的所述沉降监测单元与所述基座通过万向球头和万向接头连接；

所述测量电路分别连接各所述沉降监测单元的六轴陀螺仪，用于获取每一所述沉降监测单元的俯仰角和航向角、根据几何关系计算每一所述沉降监测单元的位移量、并对各所述沉降监测单元的位移量求和计算出地基沉降位移。

2.如权利要求1所述的一种地基沉降监测仪，其特征在于：还包括计算机，所述计算机连接所述测量电路，所述计算机用于获取地基沉降位移并与预设的沉降阈值进行比较，在地基沉降位移大于预设的沉降阈值时发出警报。

3.如权利要求1所述的一种地基沉降监测仪，其特征在于：所述外导轨凹槽的数量为两个，两所述外导轨凹槽相对所述外管的轴线对称；所述内导轨凹槽的数量为两个，两所述内导轨凹槽相对所述内管的轴线对称。

4.如权利要求1所述的一种地基沉降监测仪，其特征在于：所述沉降监测单元外部包裹有编织网管。

5.如权利要求1所述的一种地基沉降监测仪，其特征在于：所述万向球头上套设有空心螺帽，所述万向接头端部设有螺纹接头，所述万向球头通过所述空心螺帽与所述万向接头的螺纹接头连接。

6.如权利要求1所述的一种地基沉降监测仪，其特征在于：所述基座上设有多个固定螺栓孔，并通过螺栓与所述固定螺栓孔固定于地基上，所述基座上还设有万向接头，所述万向接头与一所述沉降监测单元的万向球头连接。

7.一种地基沉降监测方法，其特征在于：使用如权利要求1～6中任意一项所述的一种地基沉降监测仪，且包括以下步骤：

S1布设所述基座和所述沉降监测单元，具体为：将所述基座固定于地基上的不变形点位处，依次连接各所述沉降监测单元，使各所述沉降监测单元保持水平，并将位于一端的所述沉降监测单元与所述基座通过万向球头和万向接头连接；

S2地基发生沉降变形使各所述沉降监测单元倾斜，每一所述沉降监测单元的外管和内管之间发生相对滑动，所述六轴陀螺仪探测到每一所述沉降监测单元的俯仰角和航向角，并以数字信号的方式输出至所述测量电路；

S3所述测量电路获取每一所述沉降监测单元的俯仰角和航向角、根据几何关系计算每一所述沉降监测单元的位移量、并对各所述沉降监测单元的位移量求和计算出地基沉降位移，具体为：

对所述沉降监测单元进行编号，最接近所述沉降监测仪基座的所述沉降监测单元编号为1，向外依次递增n，n为所述沉降监测单元的个数，建立以所述沉降监测单元的右手坐标系，定义沉降监测单元i中六轴陀螺仪输出的俯仰角为α_i，输出的航向角为β_i；

定义地基竖直方向位移为Δz，水平方向位移为Δh，合位移为Δ；

定义每一所述沉降监测单元远离基座的一端为末端，每一所述沉降监测单元的末端位移量的计算方法具体为：

对于所述沉降监测单元i由几何关系可知：

Δz_i＝l×tanα_i；

Δh_i＝l×tanβ_i；

式中：

Δz_i为沉降监测单元i末端的竖直位移量；

Δh_i为沉降监测单元i末端的水平位移量；

Δ_i为沉降监测单元i末端的总位移量；

l为沉降监测单元长度；

地基的沉降位移由对每个沉降监测单元的位移求和得到，公式如下：