一种水预压条件下沉降测量方法

本发明涉及一种水预压条件下沉降测量方法，特指在软土地基上进行水预压过程中，在水里直接测量软土地基中心带的沉降，通过对普通沉降板装置的改造和设置，使得在水中测量软土地基成为可能，同时对测量设备和测量方法的改进，可以实现在陆地上测量水预压条件下的软土地基的沉降。

目前国内外对在软土路基上进行水预压条件下沉降的测量是通过把观测点设在围堰上，在围堰上埋设沉降板，然后用水准仪去测量软土水预压地基围堰上沉降，用围堰的沉降代替地基中心带的沉降，这种方法比较简单，也易于操作，但是，该测量方法只是测量水预压地基边缘的沉降，由于水预压条件下围堰上的地质条件、环境条件等与软土地基中心带有很大的差别，因此，与水预压地基中心带的沉降有很大的区别，测量的数据也往往不能真实去反映软土地基在水预压条件下的沉降。目前尚未有一种在水预压条件下直接测量软土地基中心带的沉降的测量方法，且当前的其他间接测量方法，存在着测量精度低，误差大，而且不能真实的反映软土路基在水预压条件下沉降的弊端。所以，发明一种直接测量水预压条件下沉降测量的方法就显得很有必要。

本发明所要解决的技术问题是提供一种简单、直接、方便、快速测量在水预压条件下软土路基的沉降的方法。通过真实的测量软土地基中心带的沉降来反映整个地基的沉降，来弥补当前技术上存在的一些缺点。

本发明的一种水预压条件下沉降测量方法，通过发明一些巧妙的构造沉降板和设置沉降板，使得在水中测量软土路基的沉降成为可能，并且还可以比较轻松的观测到软土地基的真实沉降。

为了解决上述的技术问题，本发明采用如下技术方案来实现一种水预压条件沉降测量方法，所述的方法包括以下步骤：。

步骤一：构造和设置沉降板，由于薄膜强度比较低，很容易就破裂，就在一小块薄膜上铺一层细砂作为砂垫层1，如（图1），再在它上面安放沉降观测装置。这样就一方面方便安平沉降板，另一方面也可以起到缓冲的作用，减小仪器对薄膜的压力，避免破坏薄膜。

沉降板是在水中，这就要求砂垫层必须密封，以防止水的进入，在其上覆盖不透水的密封膜使与水隔绝，再用焊接机把薄膜焊接在大薄膜上，这样的缓冲层就做好了，可以有效的减少仪器对薄膜的损坏。

如（图1），在薄膜2上用防水胶粘贴一层土工布3，以防止该装置对薄膜2的损坏，作为一层过渡材料，起到缓冲的作用，避免应力集中。

如（图1），在土工布上安放一个圆形的发泡塑料桶4，也用防水胶粘在土工布3上，选的发泡塑料强度比泡沫高，可塑性也要好很多，可以很好的把上层传过来的力分散开来，避免应力集中，最大程度的减小对薄膜的应力和应变，最大程度的去分散应力。

在发泡塑料桶4中也设计了一砂垫层，可以很好的来减少4与8之间的应力集中，分散应力，使应力分布更加的均匀，更重要的是可以很好的安平沉降板5。而在4和8之间我们用防水胶密封，阻止水进入的细砂层，破坏整个仪器的平衡。到这里，用来安放仪器的缓冲装置和安平装置已经做好。

而桶8是一个用来放沉降板的装置，因为整个测量装置都是在水中，所以，需要模拟一个在沉降板在土中的环境，而桶8就是起到这个作用。如前所述的桶8采用塑料化工桶，它的强度比较高，耐水性也好。首先在它里面铺一层土，模拟基槽，然后在土上用细砂平土底面，安放沉降板，且应保证管节的倾斜度不大于0.3%，达到沉降观测的要求。将预制的闷头旋紧于管顶，立即在桶里回填土再压实，填到如附图（图1）所示。为了避免水进入桶中，在土的上面铺一层薄的砂浆，再在砂浆层上涂一层防水胶，这样就可以防止水进入到桶中，而砂浆层和防水胶层可以起到进一步固定沉降板，也可以加重整个监测装置的重量，进一步固定装置。

进一步，采用水准仪、经纬仪、铟钢尺、红外线测距仪和滑轨相结合测距，从而测量出沉降板的沉降，如附图（图2）所示 。

图1为软土地基沉降观测试验装置

图2为本发明的沉降观测示意图

图3为本发明的测杆位移空间变化图

图4 为本发明的偏斜观测示意图

图5 为本发明的测杆局部大样图

图6 为本发明的观测点的计算简图

图1 中 1-泥土 2-细砂 3-土工布 4-发泡塑料容器 5-沉降板 6-砂浆平层 7-防水胶 8-盛装材料容器 9-测杆

本发明专利主要是针对软土路基上进行水预压的沉降问题，下面对本发明的测量方法并结合附图2、3、4、5、6进行下列详细描述。

步骤一：首先在道路软土地基围堰上确定处于同一直线上的两点A、C（如附图2）,并经过水准仪测得A、C两点高程Ha、Hc,用红外线测距仪测得A、B两点的距离Lab。

步骤二：根据直线定线原则，对于处于同一直线上的两点，可先在围堰上A点上架设经纬仪，对中整平后，望远镜的十字丝对准沉降装置杆上点B，然后固定水平转动螺旋，最后在围堰上定出C点。

步骤三：由于桥台基础一般都进行了加固处理，所以相对软土地基的沉降，桥台沉降可以忽略不计，因此一般已知水准点都设于桥头，所以通常可由桥头已知水准点的高程可以定出A、C点的高程Ha、Hc,以及D点高程Hd。

步骤四：在C点立一带水准泡的铟钢尺，然后用立于A点的经纬仪，首先盘左测定B点与水平视线之间的夹角α，然后旋转水平度盘180°，并倒转望远镜进行盘右测定夹角β，则一测回角值a=(α＋β)/2.又设B点到ED的距离为d,则由公式tana=d/L得d=tana×L。于是可得B点的高程Hb=Hd-d 。

步骤六：经过一段时间对软土地基的水预压之后，用上述同样的方法再测定B点的高程Hb`，则可以知道在这一段时间内，B点的沉降量△d=Hb-Hb`；预压一段时间之后，软基可能会产生沉降，则沉降装置可能会产生沉降，但是会伴随一些偏斜，对其沉降产生一些误差，所以可以根据以下方法来消除。

本发明主要是针对软土地基在水预压条件下地基的沉降问题，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细描述。

步骤一：首先在围堰上到与竖直测杆B（如附图2）相对应的1、2、3、4点，并且分别在这几点开槽，并在槽里灌上30~50mm的细砂平层，再在平层上铺板，再用水平尺使板水平，最后在板上安置滑轨。

步骤二：在灌水前，分别在1、2、3、4点架上红外线测距仪，照在测杆预先标记的点位上，并记下初始距离L1、L2、L3、L4。

步骤三：过了一段时间之后，由于软基的不稳定，测杆会产生沉降，或者也会有一定的偏斜，但是由于预先安好的滑轨是水平的，所以移动测距仪，可以测出预先标记点位平面的第二次距离L´1、L´2、L´3、L´4。

步骤四：根据前后两次的距离差△L11、△L22、△L33、△L44，算出该点的水平偏斜距L,下面结合图来导出软土路基的水预压沉降计算公式。

由附图（图3）、（图4）、（图5）、（图6）知道，由于软基水预压沉降或多或少会有偏斜对沉降造成一定影响，所以要用测得的沉降减去偏斜造成的相对沉降，而要求出相对沉降，只需把O点下移至O`点，然后算出对应点的偏斜沉降，下面用几何的方法来进行推导。

由（图5）可知，而其上面中线上的一点A的水平斜向距离可由1点和2点加3点和4点的平均值算得，即为：△x1=（△L22+D/2),△y1=（△L11+D/2)，

△ x2= （△ L44+D/2) ，△ y2= （△ L33+D/2) 。

于是由（图 6 ）知， LA1C1=( √△² x1+ △² y1 + √△² x2+ △² y2)/2, 又 A1O=A`1O=d ，而由我们在杆上预先布置好了的单元格知道， A`1C1=b, 所以可以求得。

β={(d+b)²+d²-L²A1C1}/2·d·(d+b)，

β=arcCOS{(d+b)²C+d²-L²A1C1}/2·d·(d+b)，

β=A`1E1/A`1O，A`1E1=A`1O·sinβ，

又由于 OA`1A1 为等腰三角形，故 A`1A1=2·d·sinβ/2。

再由三角形相似原则：△ OA`1E1 相似于△ OO`1D1 ，

故 A`1E1/O`1D1=OA`1/OO`1,O`1D1=A`1E1/OA`1 · OO`1 ，

△ OA`1A1 相似于△ OO`1O1 ，

故 A`1A1/O`1O1=OA1/OO1 ， O`1O1=A`1A1/OA1 · OO1 ，

于是 O`1 相对于 O1 偏斜沉降为：hO1D1=√L²O`1O1-L²O`1D1，

如上所述，则 B 点总的沉降量为： h 总 = △ d-hO1D1 。

本发明的有益效果是：

1.本发明是一种水预压条件下沉降测量方法，通过对水预压条件下软土地基的直接测量，可以更好更真实的反映软基的沉降;

2.本发明的沉降的测量方法简便易行，测量精度能满足工程实际需求，本测量方法可以供软基设计人员准确的知道在水预压下软基的沉降量，从而更好的了解软土地基的特性，对在软土地基上进行的道路设计和施工都有一定的指导意义。保证了测量人员不需要水中作业，就可以比较容易的测量水预压下软基的沉降;

3.该测量比较容易，测量方法也相对简单，提供一种简单、直接、方便、快速测量在水预压下软土地基的沉降的装置和方法。

注：此发明方法不局限于上述的实施过程，其他任何人在本发明的提示下都可以得出其他各种形式的发明产物，但是不论在形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的各种技术方案，都落在此发明方法的保护范围之内。