土體發(fā)育長期實時監(jiān)測方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種土體發(fā)育長期實時監(jiān)測方法及裝置，該方法是：將兩組壓電智能骨料陣列分別定位于兩根混凝土樁鋼筋籠上，將樁埋入土體；對一組壓電智能骨料陣列施加變化的電信號激勵波，并采集另一組壓電智能骨料陣列輸出的電壓信號波，根據(jù)電壓信號波獲得土體發(fā)育狀態(tài)。本發(fā)明實現(xiàn)了土體發(fā)育長期實時監(jiān)測，獲得的土體發(fā)育狀態(tài)數(shù)據(jù)可為樁土耦合性能演變提供分析依據(jù)。
【專利說明】土體發(fā)育長期實時監(jiān)測方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土建監(jiān)測與評估【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種土體發(fā)育長期實時監(jiān)測方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在土建監(jiān)測領(lǐng)域，需要評估樁的承載能力，而樁的承載能力很大程度取決于樁基周圍土體的發(fā)育狀態(tài)，因此需要監(jiān)測土體發(fā)育狀態(tài)。目前，土體發(fā)育狀態(tài)一般通過檢測土體樣本獲得，無法實時獲取土體發(fā)育狀態(tài)。本發(fā)明利用壓電智能骨料對土體發(fā)育狀態(tài)進(jìn)行實時長期監(jiān)測，目前還沒有任何相關(guān)報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種基于壓電智能骨料的土體發(fā)育長期實時監(jiān)測方法及系統(tǒng)，本發(fā)明通過兩組壓電智能骨料分別構(gòu)成執(zhí)行端和感應(yīng)端，并通過感應(yīng)端感應(yīng)激勵波在土體間的行為模式來獲得土體發(fā)育狀態(tài)。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種土體發(fā)育長期實時監(jiān)測方法:將兩組壓電智能骨料陣列分別定位于兩根混凝土樁鋼筋籠上，將混凝土樁埋入土體；對一組壓電智能骨料陣列施加變化的電信號激勵波，并采集另一組壓電智能骨料陣列輸出的電壓信號波，根據(jù)電壓信號波獲得土體發(fā)育狀態(tài)。
[0005]上述壓電智能骨料包括壓電片和包覆于壓電片外的混凝土保護(hù)層。作為優(yōu)選，壓電片外包覆有防水層。
[0006]上述根據(jù)電壓信號波獲得土體發(fā)育狀態(tài)，進(jìn)一步包括子步驟:
[0007](I)建立電壓信號波樣本庫:
[0008]在不同發(fā)育狀態(tài)土體中采用上述方法進(jìn)行監(jiān)測，獲得不同發(fā)育狀態(tài)土體對應(yīng)的電壓信號波，并建立電壓信號波樣本庫；
[0009](2)將待監(jiān)測土體的電壓信號波與電壓信號波樣本庫中電壓信號波進(jìn)行比對，獲得待監(jiān)測土體的發(fā)育狀態(tài)。
[0010]本發(fā)明還提供了一種土體發(fā)育長期實時監(jiān)測裝置，包括:
[0011]執(zhí)行混凝土樁和感應(yīng)混凝土樁，執(zhí)行混凝土樁鋼筋籠上定位有第一壓電智能骨料陣列，感應(yīng)混凝土樁鋼筋籠上定位有第二壓電智能骨料陣列，第一壓電智能骨料陣列連接信號發(fā)生單元，第二壓電智能骨料陣列連接數(shù)據(jù)采集單元；所述的信號發(fā)生單元用來對第一壓電智能骨料陣列施加變化的電信號激勵波。
[0012]上述第一壓電智能骨料陣列沿執(zhí)行混凝土樁長度方向等間距定位于執(zhí)行混凝土樁鋼筋籠上；所述的第二壓電智能骨料陣列沿感應(yīng)混凝土樁長度方向等間距定位于感應(yīng)混凝土樁鋼筋籠上。
[0013]上述壓電智能骨料包括壓電片和包覆于壓電片外的混凝土保護(hù)層。作為優(yōu)選，壓電片外包覆有防水層。[0014]本發(fā)明再提供了一種土體發(fā)育長期實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括:
[0015]土體發(fā)育實時監(jiān)測裝置、節(jié)點處理器、上級數(shù)據(jù)處理單元和中央處理器，土體發(fā)育實時監(jiān)測裝置采集數(shù)據(jù)通過第一通信模塊傳輸并存儲于節(jié)點處理器，節(jié)點處理器將存儲數(shù)據(jù)通過第二通信模塊傳輸至上級數(shù)據(jù)處理單元，上級數(shù)據(jù)處理單元通過第三通信模塊將接收的數(shù)據(jù)傳輸至中央處理器。
[0016]上述第一通信模塊、第二通信模塊和第三通信模塊均為無線通信模塊。
[0017]本發(fā)明采用主動傳感監(jiān)測方式:既執(zhí)行端壓電智能骨料作為執(zhí)行器發(fā)射激勵波并在土體內(nèi)傳遞，感應(yīng)端壓電智能骨料作為感應(yīng)器感應(yīng)激勵波在不同地方的響應(yīng)。土體不同程度的發(fā)育狀態(tài)變化會相應(yīng)地影響激勵波的傳遞性能。激勵波傳遞性能與土體發(fā)育狀態(tài)具有一定對應(yīng)關(guān)系。
[0018]激勵波在土體中的傳播視為以一維縱波形式，波動方程為
【權(quán)利要求】
1.土體發(fā)育長期實時監(jiān)測方法，其特征在于: 將兩組壓電智能骨料陣列分別定位于兩根混凝土樁鋼筋籠上，將混凝土樁埋入土體；對一組壓電智能骨料陣列施加變化的電信號激勵波，并采集另一組壓電智能骨料陣列輸出的電壓信號波，根據(jù)電壓信號波獲得土體發(fā)育狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的土體發(fā)育長期實時監(jiān)測方法，其特征在于: 所述的壓電智能骨料包括壓電片和包覆于壓電片外的混凝土保護(hù)層。
3.如權(quán)利要求2所述的土體發(fā)育長期實時監(jiān)測方法，其特征在于: 所述的壓電片外包覆有防水層。
4.如權(quán)利要求1所述的土體發(fā)育長期實時監(jiān)測方法，其特征在于: 所述的根據(jù)電壓信號波獲得土體發(fā)育狀態(tài)，進(jìn)一步包括子步驟: (1)建立電壓信號波樣本庫: 在不同發(fā)育狀態(tài)土體中采用權(quán)利要求1所述方法獲得不同發(fā)育狀態(tài)土體對應(yīng)的電壓信號波，并建立電壓信號波樣本庫； (2)將待監(jiān)測土體對 應(yīng)的電壓信號波與電壓信號波樣本庫中電壓信號波進(jìn)行比對，獲得待監(jiān)測土體的發(fā)育狀態(tài)。
5.土體發(fā)育長期實時監(jiān)測裝置，其特征在于，包括: 執(zhí)行混凝土樁和感應(yīng)混凝土樁，執(zhí)行混凝土樁鋼筋籠上定位有第一壓電智能骨料陣列，感應(yīng)混凝土樁鋼筋籠上定位有第二壓電智能骨料陣列，第一壓電智能骨料陣列連接信號發(fā)生單元，第二壓電智能骨料陣列連接數(shù)據(jù)采集單元；所述的信號發(fā)生單元用來對第一壓電智能骨料陣列施加變化的電信號激勵波。
6.如權(quán)利要求6所述的土體發(fā)育長期實時監(jiān)測裝置，其特征在于: 所述的第一壓電智能骨料陣列沿執(zhí)行混凝土樁長度方向等間距定位于執(zhí)行灌注樁鋼筋籠上；所述的第二壓電智能骨料陣列沿感應(yīng)混凝土樁長度方向等間距定位于感應(yīng)灌注樁鋼筋籠上。
7.如權(quán)利要求6所述的土體發(fā)育長期實時監(jiān)測裝置，其特征在于: 所述的壓電智能骨料包括壓電片和包覆于壓電片外的混凝土保護(hù)層。
8.如權(quán)利要求7所述的土體發(fā)育長期實時監(jiān)測裝置，其特征在于: 所述的壓電片外包覆有防水層。
9.土體發(fā)育長期實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括: 土體發(fā)育實時監(jiān)測裝置、節(jié)點處理器、上級數(shù)據(jù)處理單元和中央處理器，土體發(fā)育實時監(jiān)測裝置采集數(shù)據(jù)通過第一通信模塊傳輸并存儲于節(jié)點處理器，節(jié)點處理器將存儲數(shù)據(jù)通過第二通信模塊傳輸至上級數(shù)據(jù)處理單元，上級數(shù)據(jù)處理單元通過第三通信模塊將接收的數(shù)據(jù)傳輸至中央處理器； 所述土體發(fā)育實時監(jiān)測裝置包括執(zhí)行混凝土樁和感應(yīng)混凝土樁，執(zhí)行混凝土樁鋼筋籠上定位有第一壓電智能骨料陣列，感應(yīng)混凝土樁鋼筋籠上定位有第二壓電智能骨料陣列，第一壓電智能骨料陣列連接信號發(fā)生單元，第二壓電智能骨料陣列連接數(shù)據(jù)采集單元；所述的信號發(fā)生單元用來對第一壓電智能骨料陣列施加變化的電信號激勵波。
10.如權(quán)利要求9所述的土體發(fā)育長期實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于: 所述的第一通信模塊、所述的第二通信模塊和所述的第三通信模塊均為無線通信模塊。
【文檔編號】E02D1/00GK104032723SQ201410298105
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】王若林, 尹振楠 申請人:武漢大學(xué)