一种非接触式检测土的冻胀单体及其检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109870477A(43)申请公布日2019.06.11(21)申请号201910240849.9(22)申请日2019.03.28(71)申请人凌贤长地址150006黑龙江省哈尔滨市南岗区黄河路73号哈尔滨工业大学二校区土木工程学院(72)发明人凌贤长杨英姿徐定杰凌瑜泽凌润泽(74)专利代理机构深圳汇策知识产权代理事务所(普通合伙)44487代理人迟芳(51)Int.Cl.G01N25/14(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图4页(54)发明名称一种非接触式检测土的冻胀单体及其检测方法(57)摘要一种非接触式检测土的冻胀单体及其检测方法。在寒区工程建设中，由于施工现场地质条件复杂，冻土冻胀变形监测难度大，难以同时获得一个区域内不同深度的冻胀数据。检测单体中套管设置在上锚盘和下锚盘之间，支撑杆设在套管内且其下端固接在下锚盘上，支撑杆的上端设有基准盘，基准盘上方设有位移传感器；检测方法是根据测试区域的冻土类型确定测试区域内测点个数以及各个测点的分布位置，在每个测点处对应安装检测单体，获取不同时段各个测点所在冻胀层的冻胀量数据，根据各个测点反馈的冻胀量数据汇总得到测试区域内冻土冻胀变形情况。本发明用于垂直或水平方向上冻土冻胀量的监测。CN109870477ACN109870477A权利要求书1/1页1.一种非接触式检测土的冻胀单体，其特征在于：它包括下锚盘、套管、上锚盘、位移传感器、基准盘和支撑杆，所述上锚盘、套管和下锚盘从上至下依次同轴设置，上锚盘套装在套管外，套管的下端贴靠在下锚盘上，套管为硬质管体，位移传感器和支撑杆均设置在套管内，支撑杆的下端固定连接在下锚盘上，基准盘设置在支撑杆的上端，位移传感器的探头朝向基准盘设置，在套管外上锚盘和下锚盘的相对面之间形成冻土检测区域。2.根据权利要求1所述的一种非接触式检测土的冻胀单体，其特征在于：套管的上端设置有密封盖。3.根据权利要求1所述的一种非接触式检测土的冻胀单体，其特征在于：下锚盘上设置有配合套管的限位套，套管的下端套装在限位套外。4.根据权利要求1、2或3所述的一种非接触式检测土的冻胀单体，其特征在于：位移传感器为非接触式的电涡流位移传感器或激光位移传感器。5.一种利用权利要求1所述的一种非接触式检测土的冻胀单体实现的检测方法，其特征在于：根据测试区域的冻土类型确定测试区域内测点个数以及各个测点的分布位置，在每个测点处埋设冻胀单体，通过冻胀单体获取不同时段该测点所在冻胀层的冻胀量数据，依次类推，获取各个测点反馈的冻胀量数据，汇总各个测点的冻胀量数据得到测试区域内冻土冻胀变形情况。6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于：冻胀单体的检测过程包括以下两个步骤：步骤一：查阅地质资料，在一个测点处，根据检测要求开挖垂直或水平方向的孔洞，根据检测深度冻胀单体的填埋深度，人工夯平孔洞底部后，将冻胀单体安装在孔洞中，测量并记录冻胀单体中下锚盘和上锚盘之间的初始距离为L0，调整冻胀单体中位移传感器的初始位置，使位移传感器处于满量程状态，即处于最小量程状态，再回填原土，分层捣实；步骤二：在冻胀单体中，将位移传感器与记录仪表连接，将其输出的电压信号按照预先设置的通道采集、记录、保存，套管在冻土层冻胀变形带动下向上移动，位移传感器监测到的其与基准盘之间距离的变化量ΔL0，ΔL0即是该冻胀单体所在冻土层的冻胀变形，该冻胀单体所在冻土层的冻胀率为ΔL0/L0。7.根据权利要求5或6所述的检测方法，其特征在于：所述冻胀单体的安装过程如下：首先，将带有支撑杆的下锚盘安装在孔洞中，将基准盘固定连接在支撑杆的上端，在下锚盘上放入套管使其罩住基准盘和支撑杆，将位移传感器安装在支撑架上，位移传感器的探头朝向基准盘设置，将位移传感器的量程调节至最小量程；用密封盖密封套管的顶部，在套管的外侧分层回填原土，分层捣实；最后在套管上加入上锚盘，旋紧上螺帽将上锚盘固定限位在套管上。2CN109870477A说明书1/8页一种非接触式检测土的冻胀单体及其检测方法技术领域[0001]本发明属土木工程技术领域，具体涉及一种非接触式检测土的冻胀单体及其检测方法。背景技术[0002]随着国家经济建设的发展，寒冷地区投入了大量的土木工程建设，冻土是一种对温度极为敏感的土体介质，中国季节冻土占中国领土面积一半以上。在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险：冻胀和融沉，它们给路桥和建筑物造成很大的危害，如出现裂缝、沉陷、结构断裂等现象。土体的冻结过程是温度场、水分场及应力场相互作用的复杂的热力学、物理化学和力学的多场耦合问题，当前的研究热点更多地关注冻胀模型的建立和数值模拟。再者，冻结法技术即用人工制冷的方法，将待开挖地下空间周围的土体中的水冻结