液体静力水准仪

一、结构原理
液体静力水准测量是根据
在重力作用下, 静止液面总是
保持同一水平的原理实现的。

二、结构简介
静力水准仪一般都是由两个或多个相互连通的观测装置(俗称观测头)组成的。

其数量的多少视使用要求而定, 如机械安装测量用的静力水准仪通常只有两个观测头,而大型建筑物的沉降观测所采用的静力水准装置往往是十几个甚至几十个观测头连通使用。

但不管怎样, 它们都是由观测头和连接管这两个基本部分组成的。

但为了在沉降量大、沉降迅速的场合, 使各个观测头的相互牵制作用减小,我们还增加了一个基准罐。

1.观测头
观测头是用于精确测定液
面高度的装置。

其结构如图所
示: 它包括一个尼龙材料制作
的外壳, 外壳的一侧装有观测
窗,另一侧有一个照明窗口, 外
壳的底部安装了一个带有测针
的测微器以及进液管口和连接
轴套。

观测头通过连接轴套和沉降观测点连成一体, 随着沉降点的变动而变动, 其垂直变化量是通过精确测定液面的高度变化来计算的; 如A、B两个观测头第一次测得的液面高度分别记为h11、h12, 第二次测得的液面高度分别记为h21、h22, 则在两次观测的时间间隔内, B点相对于A点的变化量h可简单计算而得:
h = (h21-h11 ) -(h22-h12)
液面高度的测定是通过观测窗口的放大镜,对液面下测针和它在液面上全反射形成的倒影的精确重合而得到的。

籍助放大镜并转动,测微器使测针作垂直运动, 可以将测针和它的倒影精确重合,然后读取测微器上的读数,估读到千分之一毫米,即得到此时液面的精确高度。

2.基准罐
基准罐的作用是在整个装置里
面确定一个基本稳定不变的液面,这
是为了减少各个观测头之间的相互
牵制、提高测量精度而设置的。

它的外壳也是用尼龙材料加工
而成的。

上部有一根同补给箱相连的
补充管,底部装有一根20厘米并且能
够上下移动的基准管,管上有刻划。

底
部同样也有进液管口和连接轴套。

基准罐实际上是一个只允许储存某一固定液量的容器。

在观测周期内,补充管以一个衡定的速度不断向基准罐注入液体。

(补给速度可通过一个精密阀门来控制) 而基准管则随时将欲超过管口的液体排出。

两管的相互作用使整个静力水准装置中的液面几乎不随各个观测头的沉降而变化, 从而起到减少各观测头之间相互牵制的作用。

实测数据证明, 在沉降速率大的情况下, 即在很短的时间内产生较大的下沉时,增加基准罐对提高观测精度有良好的作用。

基准管的位置可上下移动, 其目的是为了扩大量程。

由于千分头的量程只有25毫米,当下沉量大于25毫米时, 测针就不能接触液面了, 这时就可以将基准管降低20 毫米左右,液面也下降了同样数值。

这个数值可以通过下降前后观测头上的两次读数精确测定并作为一个常量加入最终结果。

当然在精度要求不很高时,这个改变量可以直接用基准管上的刻划标尺来计量。

基准管可以在10 ~ 15 厘米的范围变动,这对于一般使用是完全足够的了。

3 .连接管
连接管在各观测头和基准罐之间起连通作用,管材选用不锈蚀的聚乙稀硬塑料管。

管径的粗细应随整个静力水准装置中连接管的最大长度来决定。

这是因为液体在管中的运动不可避免的要受到粘滞阻力的作用,因此液面不可能是一种无外力、无阻力的自由运动。

为了使下沉所引起的液面运动
能被恰当的阻尼,使各观测头液面能尽快平衡。

连接管一定要选择适当的管径,管径过小,液面不易迅速平衡。

管径过大又将使液面不易稳定。

三、应用
1.静力水准仪在地铁沉降监测
2.静力水准仪在桥梁沉降监测
3.静力水准仪在隧道上面的监测
4.静力水准仪在基坑的监测
5.静力水准仪房屋的沉降监测。