[發明專利]一種基于靜力水準儀監測的地表沉降值的溫度補償方法

有效

• 申請號: 201811336003.7
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109238229B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 程關文;賈瀚文;朱萬成;劉洪磊;李連崇;張鵬海;牛雷雷;劉一龍
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01C5/04
• 分類號: G01C5/04;G01C25/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種基于靜力水準儀監測的地表沉降值的溫度補償方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：通過物探、鉆孔手段確定淺部采空區的范圍及上覆巖巖層的工程地質條件；

第二步：根據淺部采空區的范圍及上覆巖巖層的工程地質條件，確定地表沉降測點布置靜力水準儀的方案；根據監測的精度及監測范圍，選擇靜力水準儀；根據監測區域的一年四季的溫度變化范圍，選擇連通液，防止連通液冬天結冰；

在相鄰兩靜力水準儀布置連通管道，第一個靜力水準儀一側與儲液管連接，另一側與相鄰靜力水準儀相連，其中儲液罐與大氣連通，形成連通器；

往儲液罐倒入連通液，直至連通液充滿所有連通管道及靜力水準儀，然后封閉最后一個靜力水準儀的末端；

采用四芯電纜連接相鄰靜力水準儀，將靜力水準儀串聯后通過四芯電纜連接數據采集終端；其中，四芯電纜中的兩芯用于供電，另外兩芯用于傳輸靜力水準儀采集到的數據傳輸至數據采集終端；

第三步：靜力水準儀布設結束后，記錄第一次各靜力水準儀的液面讀數作為初始值，數據采集終端每T分鐘采集一次數據，前一次的液面讀數減去本次采集的液面讀數即為即時沉降值，即時沉降值累積求和即為累積沉降值；

在T₁溫度時，N₁點為第一個靜力水準儀的布置點，作為基準點，N₂至N_i是測點，i＝2,3,...,j,...；

N₁至N_i號靜力水準儀監測到的壓力分別為將這些壓力值轉化為4℃時對應的水面標高，此時水面標高即為靜力水準儀監測到各個測點的初始讀數，分別為在初始狀態，N_i測點相對于N₁的高度

溫度由T₁溫度變化至T₂溫度，N₂至N_i測點發生沉降時靜力水準儀監測到各個測點讀數分別為由于N₁點為第一個靜力水準儀的布置點，測點未發生沉降；在此狀態下，N_i測點相對于N₁的高度N_i測點發生的即時沉降值為

溫度由T₂溫度變化至T₃溫度，N₂至N_i測點再次發生沉降時靜力水準儀監測到各個測點讀數分別為在此狀態，N_i測點相對于N₁低N_i測點發生的即時沉降值為

溫度由T₁溫度變化至T₃溫度，N_i測點發生的累積沉降值為

其中ρ₀為連通液在4℃時的密度，ρ_Ti為連通液在T_i溫度時的密度，為在T_x溫度時儲液罐中的液面相對于第i個液壓水準儀的高度；

第四步：選擇溫度傳感器，將每個靜力水準儀上布置溫度傳感器，監測環境溫度隨時間的變化，將溫度傳感器的采樣頻率同樣設為每T分鐘采集一次，溫度傳感器將監測到的溫度數據上傳至云平臺，用于查看和處理；

第五步：確定延遲時間t；

根據溫度傳感器監測到的溫度數據，以監測時間間隔T為單位，列出溫度隨時間的變化曲線；選擇N_i測點，列出一天內累積沉降值隨時間的變化曲線和溫度隨時間的變化曲線；尋找一天內累積沉降值隨時間的變化曲線中的沉降峰值，確定沉降峰值對應的時間；尋找一天內溫度隨時間的變化曲線中的溫度峰值，確定溫度峰值對應的時間；沉降峰值對應的時間和溫度峰值對應的時間之差的絕對值即為N_i測點延遲時間t；

第六步：根據溫度對連通液的密度的影響規律及初始狀態下傳感器讀數，確定溫度對地表變形的誤差值；

溫度由T₁溫度變化至T₃溫度時，N_i測點發生的累積沉降值為：

設T₁溫度變化至T₃溫度時，地表未發生沉降，即：

此時，N_i測點發生的累積沉降值即為溫度由T₁溫度變化至T₃溫度時所引起的誤差，該誤差值為：

其中，為初始狀態下，N₁相對于N_i測點的高度；

誤差值為正表示溫度導致測點的累積沉降值向下波動，誤差為負表示溫度導致測點的累積沉降值向上波動；

第七步：對沉降值進行溫度補償；

設初始狀態時溫度為T₁，以T₁溫度為基準溫度；在(t_x-t)時刻溫度為T_x，N_i測點由于溫度引起的誤差值為其中，t_x為任意時刻，為在T_x溫度時儲液罐中的液面相對于第i個液壓水準儀的高度；

根據第三步計算出在t_x時刻N_i測點的累積沉降值，累積沉降值減去即實現了對N_i測點的累積沉降值進行溫度補償。