專(zhuān)利名稱(chēng)：黃土場(chǎng)地浸水條件下土體內(nèi)部應(yīng)力變化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于工程監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種土體內(nèi)部應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，特別是一種黃土場(chǎng)地浸水條件下土體內(nèi)部應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本實(shí)用新型用于地表大面積浸水條件下黃土體內(nèi)部應(yīng)力強(qiáng)度及應(yīng)力分布狀態(tài)的快速、連續(xù)、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。
背景技術(shù)：
黃土由于其特殊的形成時(shí)代和形成環(huán)境，導(dǎo)致了其具有大孔隙性進(jìn)而導(dǎo)致了其具有強(qiáng)烈的水敏性，而黃土水敏性最突出的表現(xiàn)形式就是濕陷。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展以及政策傾斜，我國(guó)中西部地區(qū)的建設(shè)速度和規(guī)模日漸加大，導(dǎo)致黃土區(qū)各大城市用地日趨緊張，新建的工業(yè)與民用建筑呈現(xiàn)逐漸由低階地轉(zhuǎn)向高階地發(fā)展態(tài)勢(shì)，隨之而來(lái)的大厚度自重濕陷性黃土地基的勘察、評(píng)價(jià)以及處理問(wèn)題成為了黃土地區(qū)工程技術(shù)人員所面臨的首要難題。《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》(GB 50025-2004)中對(duì)于黃土濕陷性場(chǎng)地得評(píng)價(jià)體系是以沉降量為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)最終結(jié)果而不是很重視過(guò)程，這種評(píng)價(jià)體系在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里指導(dǎo)了大量的建設(shè)，成效顯著。但是，我們必須認(rèn)識(shí)到，隨著工程建設(shè)規(guī)模加大，“長(zhǎng)、大、高”的重要工程越來(lái)越多，很多工程事故表明黃土的濕陷敏感性與最終濕陷量同樣決定著工程的安全。另外，發(fā)明人還注意到:濕陷導(dǎo)致地面沉降的過(guò)程不只是單純的土體縱向壓縮，而是縱向壓縮和側(cè)向擠出相伴而生，一些工程事故的調(diào)查已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。由于不同地區(qū)土質(zhì)不同，所以由側(cè)向擠出而反映在地表沉降量值也有所不同。因此，在評(píng)價(jià)黃土濕陷敏感性及側(cè)向變形影響時(shí)需要獲得在水的浸入過(guò)程中土體內(nèi)部應(yīng)力強(qiáng)度和應(yīng)力分布狀態(tài)的數(shù)據(jù)，而目前尚沒(méi)有獲取這類(lèi)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)、科學(xué)、高效的裝置，對(duì)該裝置的研究和開(kāi)發(fā)是十分必要的，對(duì)黃土地區(qū)各種重大工程地基處理工作具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的空白和不足，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種黃土場(chǎng)地浸水條件下土體內(nèi)部應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)電源、采集器和上位機(jī)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化數(shù)據(jù)獲取，能夠快速、連續(xù)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)地表大面積浸水條件下黃土體內(nèi)部應(yīng)力強(qiáng)度及應(yīng)力分布狀態(tài)，從而為黃土濕陷敏感性及側(cè)向變形影響評(píng)價(jià)提供準(zhǔn)確可靠的參數(shù)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案予以解決:一種黃土場(chǎng)地浸水條件下土體內(nèi)部應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括電源、上位機(jī)、多個(gè)土壓力傳感器和至少一個(gè)數(shù)據(jù)采集器；其中，每個(gè)所述土壓力傳感器的輸出端分別連接數(shù)據(jù)采集器的輸入端，數(shù)據(jù)采集器的輸出端分別連接上位機(jī)，所述電源連接土壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集器及上位機(jī)為其供電；由所述多個(gè)土壓力傳感器實(shí)時(shí)采集黃土場(chǎng)地浸水條件下土體內(nèi)部的土壓力數(shù)據(jù)，采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器將其發(fā)送到上位機(jī)，由上位機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。本實(shí)用新型的系統(tǒng)還包括如下其他技術(shù)特征:[0008]所述土壓力傳感器包括不銹鋼質(zhì)的盒體、電阻應(yīng)變片、接線板和頂蓋，盒體底面的鍍鋅層作為受力膜，盒體內(nèi)固定有由電阻應(yīng)變片組成的橋式電路和接線板，電阻應(yīng)變片組成的橋式電路緊貼盒體內(nèi)底面，所述接線板位于電阻應(yīng)變片組成的橋式電路的上方；電阻應(yīng)變片組成的橋式電路通過(guò)接線板由信號(hào)線引出盒體，盒體頂部安裝頂蓋。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:(I)本實(shí)用新型的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將橫縱兩向的土壓力納入了監(jiān)測(cè)內(nèi)容，全面土體內(nèi)部的應(yīng)力強(qiáng)度和應(yīng)力分布狀態(tài)，彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)中未考慮側(cè)向變形導(dǎo)致對(duì)場(chǎng)地濕陷性評(píng)價(jià)不準(zhǔn)確以及缺少數(shù)據(jù)無(wú)法對(duì)濕陷敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià)的缺陷，有利于安全性設(shè)計(jì)。(2)采用多個(gè)高精度土壓力監(jiān)測(cè)元件，采集速度快且全自動(dòng)化，采樣速度達(dá)每秒I次，可連續(xù)地反饋浸水狀態(tài)下土體內(nèi)部應(yīng)力強(qiáng)度和應(yīng)力分布狀態(tài)的變化規(guī)律，并可以根據(jù)土層壓力變化情況對(duì)數(shù)據(jù)采集密度和精度進(jìn)行適時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，為濕陷敏感性評(píng)價(jià)及側(cè)向變形影響評(píng)價(jià)提供可靠參數(shù)。(3)本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，安裝、使用方便。

圖1是本實(shí)用新型的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的連接框圖。圖2是土壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是U形鐵桿示意圖。圖4是預(yù)制鋼模具示意圖。圖5是傳感器的布設(shè)示意圖。圖6是一個(gè)土壓力傳感器的標(biāo)定及擬合標(biāo)定曲線。圖7是縱向土壓力時(shí)態(tài)曲線。圖8是橫向土壓力時(shí)態(tài)曲線。圖中標(biāo)號(hào):1、受力膜，2、電阻應(yīng)變片，3、接線板，4、信號(hào)線，5、頂蓋，6、盒體。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步解釋說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型的黃土場(chǎng)地浸水條件下土體內(nèi)部應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括電源、上位機(jī)、多個(gè)土壓力傳感器和至少一個(gè)數(shù)據(jù)采集器；其中，每個(gè)所述土壓力傳感器的輸出端分別連接數(shù)據(jù)采集器的輸入端，數(shù)據(jù)采集器的輸出端分別連接上位機(jī)，所述電源連接土壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集器及上位機(jī)為其供電。如圖2所示，所述土壓力傳感器包括不銹鋼質(zhì)的盒體6、電阻應(yīng)變片2、接線板3和頂蓋5，盒體6底面的鍍鋅層作為受力膜1，盒體6內(nèi)固定有由電阻應(yīng)變片2組成的橋式電路和接線板3，電阻應(yīng)變片2組成的橋式電路緊貼盒體6內(nèi)底面，所述接線板3位于電阻應(yīng)變片2組成的橋式電路的上方。電阻應(yīng)變片2組成的橋式電路通過(guò)接線板3由信號(hào)線4引出盒體6，出線處用環(huán)氧樹(shù)脂密封，盒體6頂部安裝頂蓋5以封閉，盒體6整體具防水性能。所述數(shù)據(jù)采集器用于快速、連續(xù)的采集土壓力傳感器的輸出信號(hào)并上傳給上位機(jī)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)。如圖5所示， 所述多個(gè)傳感器分別安裝在距黃土場(chǎng)地浸水區(qū)的下部以及預(yù)估浸水范圍內(nèi)的土體內(nèi)部。土壓力傳感器安裝方式有水平和豎直兩種，分別用以監(jiān)測(cè)浸水過(guò)程中橫向和縱向土壓力的發(fā)展情況。利用本實(shí)用新型的黃土場(chǎng)地浸水條件下土體內(nèi)部應(yīng)力的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法，具體包括如下步驟:1、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組裝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由人工組裝，包括土壓力傳感器的焊接、電源模塊的組裝、上位機(jī)的安裝、信號(hào)線的連接及土壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集器的匹配調(diào)試。2、傳感器的標(biāo)定對(duì)每個(gè)土壓力傳感器進(jìn)行標(biāo)定，得到所有土壓力傳感器標(biāo)定曲線。3、傳感器的埋設(shè)參見(jiàn)圖5，第一、在待監(jiān)測(cè)區(qū)域開(kāi)挖浸水坑。浸水坑的直徑要參考當(dāng)?shù)刈灾貪裣菪渣S土分布的下限深度H (即自重濕陷性土層厚度)，浸水坑的直徑D大于等于此下限深度H (H從場(chǎng)地工程地質(zhì)勘查報(bào)告中的土工試驗(yàn)部分得到)；另外，浸水坑的深度不大于0.Sm,以0.5m為宜，且需在坑底鋪設(shè)0.1m厚的砂礫石(參照《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》(GB50025-2004))。第二、在浸水坑內(nèi)地面及浸水坑外地面開(kāi)挖埋設(shè)井。埋設(shè)井的數(shù)量、位置及深度宜遵循如下規(guī)律:為了滿足監(jiān)測(cè)·需求，埋設(shè)井?dāng)?shù)量不宜少于4個(gè)，考慮到工作經(jīng)費(fèi)埋設(shè)井?dāng)?shù)量不宜多于8個(gè)，以6個(gè)為宜。根據(jù)本領(lǐng)域的研究結(jié)果，埋設(shè)井位置應(yīng)根據(jù)黃土體浸水特性來(lái)設(shè)置，(參考《大西客運(yùn)專(zhuān)線與中南部重載鐵路通道濕陷性黃土現(xiàn)場(chǎng)浸水坑浸水試驗(yàn)研究報(bào)告》、《榆次區(qū)郝家溝吉利新能源汽車(chē)廠區(qū)濕陷性黃土現(xiàn)場(chǎng)浸水坑浸水試驗(yàn)研究報(bào)告》以及《蘭州地區(qū)大厚度自重濕陷性黃土場(chǎng)地浸水試驗(yàn)綜合觀測(cè)研究》)。假設(shè)浸水坑半徑為R，則由浸水坑圓心出發(fā)，1)R范圍內(nèi)(即浸水坑內(nèi))是縱向土壓力強(qiáng)度及分布變化的重要區(qū)域，宜在該范圍內(nèi)開(kāi)挖I 2個(gè)埋設(shè)井，若開(kāi)挖一個(gè)埋設(shè)井則宜開(kāi)在1/2R位置上，若開(kāi)挖兩個(gè)埋設(shè)井則宜分別開(kāi)在以1/2R隔開(kāi)的兩部分浸水坑內(nèi)；2) R 2R范圍內(nèi)位于浸水區(qū)域以外是地下水分向外擴(kuò)散的必經(jīng)區(qū)域，也是由于浸水坑內(nèi)縱向土壓力增大導(dǎo)致土體側(cè)向擠出以及由于水分向側(cè)向滲流產(chǎn)生側(cè)向的滲透力，進(jìn)而引起側(cè)向土壓力強(qiáng)度及分布產(chǎn)生變化的關(guān)鍵區(qū)域，宜在該范圍內(nèi)開(kāi)挖3 4個(gè)埋設(shè)井，首先在R+1米處及2R處開(kāi)挖兩個(gè)埋設(shè)井，若開(kāi)挖3個(gè)埋設(shè)井則在1.5R處增開(kāi)一個(gè)，若開(kāi)挖4個(gè)埋設(shè)井則宜在R+l/3R、R+2/3R處增開(kāi)兩個(gè)埋設(shè)井；3)2R
2.5R范圍內(nèi)是水分側(cè)向擴(kuò)散的最遠(yuǎn)范圍，該區(qū)域的土壓力強(qiáng)度與分布受浸水影響相對(duì)微弱，宜在2.5R + 3米內(nèi)開(kāi)挖I個(gè)埋設(shè)井；若浸水坑半徑R > 30m,則可增加到2個(gè)埋設(shè)井，宜開(kāi)挖在該范圍內(nèi)第I個(gè)埋設(shè)井與2R的中點(diǎn)處。埋設(shè)井開(kāi)挖深度以自重濕陷性黃土分布的下限深度H為宜。第三、在每個(gè)埋設(shè)井內(nèi)埋設(shè)土壓力傳感器。其埋設(shè)形式、埋設(shè)密度與埋設(shè)數(shù)量宜遵循如下規(guī)律:土壓力傳感器埋設(shè)形式分為水平埋設(shè)與垂直埋設(shè)兩種，分別用于測(cè)試縱向土壓力與橫向土壓力。如前文所述以浸水坑中心為起點(diǎn)不同距離為半徑的范圍所關(guān)注的側(cè)重點(diǎn)有所區(qū)別，因此，設(shè)置在以浸水坑圓心為出發(fā)點(diǎn)的R范圍內(nèi)的埋設(shè)井中只埋設(shè)測(cè)量縱向土壓力的土壓力傳感器；R 2R范圍內(nèi)的埋設(shè)井中測(cè)量橫、縱兩向土壓力的傳感器配合埋設(shè)；2R 2.5R范圍的埋設(shè)井中只埋設(shè)測(cè)量縱向土壓力的傳感器。土壓力傳感器在每個(gè)埋設(shè)井中的埋設(shè)密度(也即埋設(shè)數(shù)目)以距浸水坑圓心由近及遠(yuǎn)逐漸減小。具體設(shè)置如下:從浸水坑圓心出發(fā)，R范圍內(nèi)設(shè)置的埋設(shè)井內(nèi)平均2 3m埋設(shè)一個(gè)測(cè)量縱向土壓力的土壓力傳感器；R+1米處的埋設(shè)井中平均2 3m埋設(shè)一組傳感器(分別測(cè)量橫、縱向土壓力)，R+1米 2R范圍內(nèi)的埋設(shè)井中平均4 6m埋設(shè)一組傳感器，2R處的埋設(shè)井中平均10 12m埋設(shè)I個(gè)測(cè)量縱向土壓力的傳感器，重點(diǎn)關(guān)注中部和下部土層；設(shè)置在2.5R±3m內(nèi)的埋設(shè)井在自重濕陷土層下限深度H附近埋設(shè)I個(gè)測(cè)量縱向土壓力的傳感器。由于土壓力傳感器有不同的量程，量程越小精度越高，但超過(guò)量程會(huì)損壞傳感器，所以在土壓力傳感器埋設(shè)之前，要利用現(xiàn)場(chǎng)勘察資料計(jì)算出各傳感器埋設(shè)位置的最大土壓力值，以選取合適量程的土壓力傳感器。然后開(kāi)始傳感器埋設(shè)井開(kāi)挖工作，方便機(jī)械進(jìn)場(chǎng)的地區(qū)宜用機(jī)械洛陽(yáng)鏟開(kāi)挖，否則宜人工開(kāi)挖成井。要求埋設(shè)井的井壁豎直，且埋設(shè)井直徑大于0.6m，以方便工作人員上下。在埋設(shè)測(cè)量縱向土壓力的土壓力傳感器時(shí)，首先在井壁上需要埋設(shè)土壓力傳感器的相應(yīng)位置上分別水平開(kāi)設(shè)出與土壓力傳感器寬度、厚度相同，深度略大于土壓力傳感器直徑的長(zhǎng)方體土槽(本實(shí)用新型中，土壓力傳感器為扁圓柱狀)，將土壓力傳感器放入該土槽，保證土壓力傳感器底部的受力面水平且朝上，用土將空區(qū)培實(shí)，僅露出數(shù)據(jù)線。在埋設(shè)測(cè)量橫向土壓力的傳感器時(shí)，首先在井壁上需要埋設(shè)土壓力傳感器的相應(yīng)位置上豎直開(kāi)設(shè)出與土壓力傳感器寬度、厚度相同，深度略大于土壓力傳感器直徑的長(zhǎng)方體土槽，土槽的厚度方向指向浸水坑圓心，然后將土壓力傳感器放入土槽，保證土壓力傳感器底部的受力面為豎直方向且朝向浸水坑圓心；再用土將空區(qū)培實(shí)，僅露出數(shù)據(jù)線。由于同 一埋設(shè)井內(nèi)需在不同深度處埋設(shè)多個(gè)土壓力傳感器，每一個(gè)傳感器的信號(hào)都需要用數(shù)據(jù)線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器，所以井內(nèi)會(huì)有大量紛亂的數(shù)據(jù)線，宜將其集中扎起固定。所有土壓力傳感器埋設(shè)完畢后，需將所有埋設(shè)井回填并夯實(shí)。4、數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)的采集工作分為三個(gè)階段:第一個(gè)階段:在監(jiān)測(cè)開(kāi)始前，需檢查整個(gè)線路有無(wú)短路、斷路現(xiàn)象，確保無(wú)誤后開(kāi)啟電源。在第二個(gè)階段，即監(jiān)測(cè)開(kāi)始后、浸水坑開(kāi)始浸水前，啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器記錄每個(gè)土壓力傳感器的初始值并發(fā)送給上位機(jī)；在第三個(gè)階段，即浸水開(kāi)始后，各土壓力傳感器的讀數(shù)隨著土壓力的變化而改變，土壓力傳感器實(shí)時(shí)采集土壓力數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)向數(shù)據(jù)采集器發(fā)出信號(hào)，數(shù)據(jù)采集器以一定的頻率采集并記錄信號(hào)，并實(shí)時(shí)將采集到的信號(hào)發(fā)送給上位機(jī)，監(jiān)測(cè)過(guò)程中的采集頻率和數(shù)據(jù)總數(shù)按需求而定。一般情況下，數(shù)據(jù)采集的頻率隨著浸水過(guò)程由高到低，當(dāng)某一數(shù)據(jù)采集器所帶的土壓力傳感器的返回值均在一定數(shù)值附近波動(dòng)時(shí)，表明已經(jīng)穩(wěn)定，此時(shí)可適當(dāng)降低采集頻率，采集頻率最高不超過(guò)30min/次，最低不低于2h/次。5、數(shù)據(jù)處理[0052]上位機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)采集器發(fā)送的信號(hào)得到土壓力傳感器的初值，也即監(jiān)測(cè)開(kāi)始前各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的土層初始應(yīng)力。土壓力傳感器的輸出信號(hào)與壓力呈較好的線性關(guān)系，為提高監(jiān)測(cè)精度，對(duì)標(biāo)定曲線進(jìn)行重新擬合得到擬合標(biāo)定曲線及對(duì)應(yīng)的擬合公式。由擬合公式得到每個(gè)土壓力傳感器的標(biāo)定系數(shù)A、B，其中A為擬合曲線在土壓力軸的截距，B為擬合曲線的斜率。由式I計(jì)算得到土壓力σ:σ =A+X*B (式 I)式中，σ -總應(yīng)力；X-輸出微應(yīng)變值；A、B-標(biāo)定系數(shù)。將某一時(shí)刻h采集的某個(gè)土壓力傳感器的輸出微應(yīng)變值X代入式1，得到該土壓力傳感器所埋設(shè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)在該時(shí)刻的土壓力σ i，按照同樣的方式對(duì)每次采集的土壓力傳感器的輸出微應(yīng)變值X進(jìn)行處理，可得到η組數(shù)據(jù):(σ i，tl)，( σ 2，t2)，.....，( σ n，tn);其中，n表示試驗(yàn)期內(nèi)的采集次數(shù)；以土壓力σ為縱軸，以時(shí)間t為橫軸建立坐標(biāo)系，得到的η組數(shù)據(jù)在該坐標(biāo)系中表示為σ -t時(shí)態(tài)曲線(即土壓力時(shí)態(tài)曲線)。同理，可得由其余土壓力傳感器采集的數(shù)據(jù)處理得到的土壓力時(shí)態(tài)曲線。土壓力時(shí)態(tài)曲線可用于場(chǎng)地濕陷敏感性評(píng)價(jià)和側(cè)向變形影響的分析。監(jiān)測(cè)試驗(yàn):為了獲得黃土場(chǎng)地在大面積浸水條件下，土體內(nèi)部應(yīng)力強(qiáng)度和應(yīng)力分布狀態(tài)的數(shù)據(jù)及其變化情況，反饋施工過(guò)程中可能存在的問(wèn)題，以為及時(shí)調(diào)整施工方案提供理論依據(jù)，發(fā)明人在山西省某黃土臺(tái)塬地區(qū)利用本實(shí)用新型的系統(tǒng)進(jìn)行了土壓力動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。具體過(guò)程如下:1、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組裝首先進(jìn)行了上位機(jī)安裝與調(diào)試，以適應(yīng)未來(lái)數(shù)據(jù)采集器對(duì)上位機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送 ’然后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集器與上位機(jī)的匹配，確?？梢哉＿B接并傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集器通過(guò)RS485轉(zhuǎn)USB數(shù)據(jù)線連接上位機(jī)；之后是電源模塊的組裝，220v的交流電直接連接上位機(jī)和數(shù)據(jù)采集器，將220v的交流電轉(zhuǎn)換成24v直流電連接土壓力傳感器，以確保其在額定電壓下正常工作；最后進(jìn)行土壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集器的連接工作，本實(shí)施例中根據(jù)需要共用到38個(gè)土壓力傳感器，每個(gè)土壓力傳感器通過(guò)四芯屏蔽線纜連接數(shù)據(jù)采集器，將電源正極、負(fù)極(紅、綠)及信號(hào)正極、負(fù)極(黑、藍(lán))分別連接在相應(yīng)的接線柱上，檢查電路無(wú)短路、斷路問(wèn)題后，接通電源，打開(kāi)數(shù)據(jù)采集器和上位機(jī)，在上位機(jī)中有數(shù)據(jù)正常顯示，即系統(tǒng)組裝完畢。數(shù)據(jù)采集器共2臺(tái)，均采用北京斯創(chuàng)爾建筑測(cè)試技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司生產(chǎn)的JC-4A數(shù)據(jù)采集器，其中，I臺(tái)具備30個(gè)數(shù)據(jù)通道，另I臺(tái)具備10個(gè)數(shù)據(jù)通道，共40通道，分別分配給38個(gè)土壓力傳感器，2個(gè)通道留作備用。2、傳感器的標(biāo)定本次使用的土壓力傳感器厚度15mm,直徑68mm,其結(jié)構(gòu)如圖2所示。由于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)受人工組裝和施工現(xiàn)場(chǎng)影響比較大，人工操作可能產(chǎn)生誤差，在此次監(jiān)測(cè)中，對(duì)每個(gè)土壓力傳感器進(jìn)行單獨(dú)標(biāo)定，得到38個(gè)土壓力傳感器標(biāo)定曲線，由于數(shù)量大，這里僅給出一號(hào)埋設(shè)井Dl內(nèi)8個(gè)土壓力傳感器的標(biāo)定曲線(參見(jiàn)圖6)。3、傳感器的埋設(shè)根據(jù)勘察資料及室內(nèi)試驗(yàn)揭示的自重濕陷性土層厚度H，設(shè)計(jì)了本次試驗(yàn)所需的土壓力傳感器埋設(shè)方案，如圖5所示。首先開(kāi)挖了直徑30m，深度0.8m的浸水坑。然后遵循本實(shí)用新型的方案，具體開(kāi)挖6 口用于埋設(shè)井Dl D6，井口直徑均為
0.6m。Dl D6距浸水坑中心距離依次為2m、10m、16m、22m、30m、40m。其中D1、D2位于浸水坑內(nèi)部，D3位于R+lm處，D4位于1.5R處，D5位于2R處，D6位于2.5R±3米范圍內(nèi)。將每個(gè)埋設(shè)井所需的土壓力傳感器擺放在井口處，理清線路以備埋設(shè)。土壓力傳感器統(tǒng)一埋設(shè)在埋設(shè)井的井壁上，土壓力傳感器在各埋設(shè)井中的分布情況:D1中8個(gè)，D2中6個(gè)，D3中15個(gè)，D4中6個(gè)，D5中2個(gè)，D6中I個(gè)，共38個(gè)，其中每個(gè)埋設(shè)井中測(cè)量橫縱向土壓力傳感器埋設(shè)情況見(jiàn)下表。測(cè)量縱向土壓力的土壓力傳感器受力面向上并保持底面水平，測(cè)量橫向土壓力的土壓力傳感器受力面朝向浸水中心。埋設(shè)時(shí)，首先將加工好的開(kāi)有刃口的內(nèi)腔為長(zhǎng)方體的鋼質(zhì)模具(參加圖4)水平或豎直砸入埋設(shè)井井壁，然后拉出模具，則可在井壁上掏出與土壓力傳感器寬度、厚度相同，深度為IOcm左右的土槽，而后將土壓力傳感器放入土槽后再用土將空區(qū)培實(shí)，只露出數(shù)據(jù)線。同一井內(nèi)從深部開(kāi)始向淺部按傳感器布置圖逐一埋設(shè)，每層埋好后用加工的U型鐵桿(圖3)將數(shù)據(jù)線聚攏釘在坑壁上避免回填埋設(shè)井時(shí)產(chǎn)生破壞。待一口井內(nèi)的傳感器全部埋設(shè)好后，查看信號(hào)聯(lián)通情況，若可以返回?cái)?shù)據(jù)且數(shù)據(jù)范圍合理，則用卷?yè)P(yáng)機(jī)吊錘將所有傳感器埋設(shè)井分層夯實(shí)，以將開(kāi)挖埋設(shè)井時(shí)挖出的土全部夯回埋設(shè)井內(nèi)為宜。
權(quán)利要求1.一種黃土場(chǎng)地浸水條件下土體內(nèi)部應(yīng)力變化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括電源、上位機(jī)、多個(gè)土壓力傳感器和至少一個(gè)數(shù)據(jù)采集器；其中，每個(gè)所述土壓力傳感器的輸出端分別連接數(shù)據(jù)采集器的輸入端，數(shù)據(jù)采集器的輸出端分別連接上位機(jī)，所述電源連接土壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集器及上位機(jī)為其供電； 由所述多個(gè)土壓力傳感器實(shí)時(shí)采集黃土場(chǎng)地浸水條件下土體內(nèi)部的土壓力數(shù)據(jù)，采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器將其發(fā)送到上位機(jī)，由上位機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
2.如權(quán)利要求1所述的黃土場(chǎng)地浸水條件下土體內(nèi)部應(yīng)力變化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述土壓力傳感器包括不銹鋼質(zhì)的盒體(6)、電阻應(yīng)變片(2)、接線板(3)和頂蓋(5)，盒體(6)底面的鍍鋅層作為受力膜(I)，盒體(6)內(nèi)固定有由電阻應(yīng)變片(2)組成的橋式電路和接線板(3)，電阻應(yīng)變片(2)組成的橋式電路緊貼盒體(6)內(nèi)底面，所述接線板(3)位于電阻應(yīng)變片(2)組成的橋式電路的上方；電阻應(yīng)變片(2)組成的橋式電路通過(guò)接線板(3)由信號(hào)線(4)引出盒體(6)，盒體(6)頂`部安裝頂蓋(5)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種黃土場(chǎng)地浸水條件下土體內(nèi)部應(yīng)力變化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括電源、上位機(jī)、多個(gè)土壓力傳感器和至少一個(gè)數(shù)據(jù)采集器；土壓力傳感器的輸出端分別連接數(shù)據(jù)采集器的輸入端，數(shù)據(jù)采集器連接上位機(jī)，電源連接土壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集器及上位機(jī)；由傳感器采集黃土場(chǎng)地浸水條件下土體內(nèi)部的土壓力數(shù)據(jù)，采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器發(fā)送到上位機(jī)，由上位機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。本實(shí)用新型能夠快速、連續(xù)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)黃土場(chǎng)地在近地表浸水條件下土體內(nèi)部的應(yīng)力發(fā)展情況，反饋場(chǎng)地黃土體內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)，為濕陷敏感性評(píng)價(jià)及側(cè)向變形影響評(píng)價(jià)提供可靠參數(shù)。
文檔編號(hào)G01L1/22GK203132748SQ20132012452
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者王家鼎, 馬閆, 彭淑君, 李家棟, 謝婉麗, 谷天峰 申請(qǐng)人:西北大學(xué)