柔性非接触式检测土的冻胀单体、检测装置及其检测方法.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CN109765260A(43)申请公布日2019.05.17(21)申请号201910240917.1(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5页(54)发明名称柔性非接触式检测土的冻胀单体、检测装置及其检测方法(57)摘要柔性非接触式检测土的冻胀单体、检测装置及其检测方法。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。冻胀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一个冻胀单体或至少两个冻胀单体组成的检测装置，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。CN109765260ACN109765260A权利要求书1/1页1.一种柔性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，所述上锚盘和下锚盘从上至下依次设置，套管为柔性波纹管体，套管的两端分别与下锚盘和上锚盘相连接，支撑杆竖直设置在套管内且其下端固定连接在下锚盘上，支撑杆的上端设置有基准盘，位移传感器设置在上锚盘上，位移传感器的测头朝向基准盘设置，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所述的柔性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。3.一种利用权利要求1所述的柔性非接触式检测土的冻胀单体形成的检测装置，其特征在于：多个柔性分层式冻胀单体从下至上依次排列形成一体式结构。4.一种利用权利要求1、2或3所述的柔性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，根据每个测点的检测深度要求选择安装一个冻胀单体或至少两个冻胀单体组成的检测装置，通过冻胀单体或检测装置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。5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于：检测装置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，根据孔洞深度选择n个冻胀单体，人工夯平孔洞底部后，将冻胀单体逐一安装在孔洞中，测量并记录每个冻胀单体中下锚盘和上锚盘之间的初始距离分别为L0、L1、L2…Ln，以及整个检测装置中最顶部的上锚盘和最低部的下锚盘的距离L总，调整每个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：在一个冻胀单体中，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ΔL1，ΔL1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ΔL1/L1，依次类推，获取其他冻胀单体所在冻土层的冻胀率为ΔL2/L2…ΔLn/Ln，整个检测装置所在测点的冻胀率为(ΔL1+ΔL2+…ΔLn)/L总。2CN109765260A说明书1/8页柔性非接触式检测土的冻胀单体、检测装置及其检测方法技术领域[0001]本发明属土木工程技术领域，具体涉及柔性非接触式检测土的冻胀单体、检测装置及其检测方法。背景技术[0002]冻土是一种对温度极为敏感的土体介质，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结果，冻结过程受地质条件、气候条件及荷载影响的复杂性体现在冻胀变形的不均匀和局部发生的特性，这对实验室施工或施工场地现场冻胀与融沉过程的监测带来困难，需要可靠的监测装置获取冻土冻胀过程的表征方法与分析数据。[0003]实验室测量土样冻胀位移的手段多采用千分表、弹簧抽杆位移传感器、应变规等,由于这些手段必须与试样接触,无意中给了试样一个约束力,从而降低了测量准确度。专利(2