一種用于土體狀態(tài)監(jiān)測的智能測試裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于土體狀態(tài)監(jiān)測的智能測試裝置，它包括容土裝置、加壓裝置和百分表，所述容土裝置設置在加壓裝置的固定槽內(nèi)，百分表與容土裝置固定連接。其中：所述容土裝置包括一個容器A、多個容器B、固定環(huán)和固定螺絲；所述容器A為有底面和無頂面的圓柱形容器；所述容器B為無底面和無頂面的圓柱形容器。所述加壓裝置包括底座、電動機、數(shù)控液壓桿、設有圓柱形壓塊的頂板、壓力傳感器、數(shù)據(jù)線以及可精確控制施加壓力大小的智能控制器；所述智能控制器包括帶有測力數(shù)據(jù)卡、工業(yè)計算機和顯示器的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。本實用新型能夠簡便而又精確地測試小型室內(nèi)模擬土體分層變形狀況，并在其定位精度等方面給出測量標定方法和綜合評價方法。
【專利說明】
一種用于土體狀態(tài)監(jiān)測的智能測試裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于地面變形監(jiān)測技術領域，特別是涉及一種用于土體狀態(tài)監(jiān)測的智能測試裝置。
【背景技術】
[0002]目前我國已經(jīng)有50多個城市發(fā)生地面沉降災害，占世界之最，我國地面沉降監(jiān)測以長江三角洲、華北平原和汾渭盆地作為重點區(qū)域。目前工程上對豎向分層位移的監(jiān)測，主要通過位移計或埋設光纖進行量測。傳統(tǒng)的位移計等點式監(jiān)測設備，采用電阻式、電感式、電容式、壓電式等傳感器，易受雷擊等電磁干擾大，故障概率高。而利用光纖進行監(jiān)測，對于光纖的性能要求高，這種監(jiān)測技術的工程量較大，監(jiān)測周期較長，且如何對其精度和工程實用性進行評價目前還是空白。而且這些技術都無法滿足精確控制測量某一層地層的變形量或改變某幾層不同地層的變形量。中國專利申請201420406826.3公開的一種“地面沉降分層原位監(jiān)測裝置”，它雖然實現(xiàn)了對地面沉降的分層、自動監(jiān)測采集數(shù)據(jù)，但還是存在以下不足:一是無線信號在傳輸過程中容易受到外界因素的干擾;電渦流傳感器的靈敏度問題，容易造成數(shù)據(jù)不精確;二是需要不斷提升探頭并人工判斷是否分層，工作量大，操作過程復雜。中國專利申請201520553274.3公開的一種“監(jiān)測土體分層沉降布置結構”，可以反應出頂管施工時引起的分層沉降，但是只能反應認為規(guī)定土層之間的沉降情況，不能將實際地層的分層沉降變現(xiàn)出來。
[0003]綜上所述，探索一種集性能可靠、智能化程度高、觀測精度高、數(shù)據(jù)量充足、使用簡便和成本可控等為一體的新型土體分層變形監(jiān)測的測試裝置，是一項緊迫的任務。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是為克服現(xiàn)有技術所存在的不足而提供一種用于土體狀態(tài)監(jiān)測的智能測試裝置，本實用新型能夠以簡便而又精確地測試小型室內(nèi)模擬土體分層變形狀況，以便在其定位精度、工程實用性等多方面給出測量標定方法和評價方法。
[0005]根據(jù)本實用新型提出的一種用于土體狀態(tài)監(jiān)測的智能測試裝置，其特征在于，包括容土裝置、加壓裝置和百分表，所述容土裝置設置在加壓裝置的固定槽內(nèi)，百分表與容土裝置固定連接。其中:所述容土裝置包括一個容器A、多個容器B、固定環(huán)和固定螺絲;所述容器A為有底面和無頂面的圓柱形容器;所述容器B為無底面和無頂面的圓柱形容器。所述加壓裝置包括底座、電動機、數(shù)控液壓桿、設有圓柱形壓塊的頂板、壓力傳感器、數(shù)據(jù)線、電源線以及可精確控制施加壓力大小的智能控制器;所述智能控制器包括帶有測力數(shù)據(jù)卡、工業(yè)計算機和顯示器的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。所述固定環(huán)為Ω形的半圓形圓環(huán)，所述Ω形的內(nèi)壁中間向外凸出、Ω形直徑向的一端為設有螺絲孔的短長方體、Ω形直徑向的另一端為設有固定半圓形圓環(huán)螺絲孔的長長方體。所述加壓裝置的底座上設有圓形固定槽。所述圓柱形壓塊上設有用于固定百分表的固定孔。所述百分表的頂部為設有凹槽的圓柱體。
[0006]本實用新型的實現(xiàn)原理是:本實用新型在使用時裝填土樣于容土裝置圓柱形容器中，土中埋入光纖等檢測裝置，在工業(yè)計算機上設置數(shù)控液壓桿上需要施加壓力的大小，以便開啟右側儀器，通過加壓裝置的數(shù)控液壓桿連動頂板上的圓柱形壓塊向容器裝置施加壓力，將容器中土體壓縮，觀察檢測裝置做出的反應;依據(jù)百分表的讀數(shù)，監(jiān)測測試裝置的精度與靈敏度；以增加容器B的數(shù)量與種類來控制監(jiān)測測試裝置的監(jiān)測范圍；根據(jù)監(jiān)測測試裝置所得參數(shù)與實際參數(shù)或本領域標準參數(shù)進行比較，分析評價該監(jiān)測測試裝置的工程實用性。
[0007]本實用新型與現(xiàn)有技術相比其顯著優(yōu)點在于:
[0008]一是本實用新型能夠以簡便而又精確地測試小型室內(nèi)模擬土體分層變形狀況，填補了本領域現(xiàn)有土體分層變形檢測裝置的空白。
[0009]二是本實用新型通過加壓裝置控制施力大小，模擬不同受力情況下的土體分層變形狀況;通過改變?nèi)萜鞯臄?shù)量和種類，測定某一特定位置的土體變形狀況，同時模擬不同數(shù)量不同部位的土體分層變形狀況;并在其定位精度、工程實用性等多方面給出測量標定方法和評價方法，具有顯著的優(yōu)越性。
[0010]三是本實用新型提出的用于土體分層變形監(jiān)測的智能測試裝置、測量標定方法和評價方法是完整的一體化的監(jiān)測測試系統(tǒng)，使用簡便、快速，測試精確、可靠，既節(jié)約了人力成本，又節(jié)約了時間成本。適用于替代本領域的現(xiàn)有產(chǎn)品。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型提出的一種用于土體狀態(tài)監(jiān)測的智能測試裝置的結構示意圖。
[0012]圖2是本實用新型提出的單個容器A的結構示意圖。
[0013]圖3是本實用新型提出的單個容器B的結構示意圖。
[0014]圖4是本實用新型提出的加壓裝置的結構示意圖。
[0015]圖5包括圖5-1和圖5-2，是本實用新型提出的單個固定環(huán)的結構示意圖。
[0016]圖6是本實用新型提出的百分表的結構示意圖。
[0017]圖7是本實用新型提出的插銷的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本實用新型的【具體實施方式】作進一步的詳細描述。
[0019]結合圖1、圖2和圖3，本實用新型提出的一種用于土體狀態(tài)監(jiān)測的智能測試裝置，它包括容土裝置、加壓裝置和百分表(I)，所述容土裝置設置在加壓裝置的固定槽內(nèi)，百分表(I)與容土裝置固定連接。
[0020]本實用新型提出的一種用于土體狀態(tài)監(jiān)測的智能測試裝置的進一步優(yōu)選方案是:
[0021]所述容土裝置包括一個容器A(2)、多個容器B(3)、固定環(huán)(4)和固定螺絲(5);所述容器A(2)為有底面和無頂面的圓柱形容器，如圖2所示;所述容器B(3)為無底面和無頂面的圓柱形容器，如圖3所示。
[0022]結合圖1和圖4，所述加壓裝置包括底座(6)、電動機(16)、數(shù)控液壓桿(7)、設有圓柱形壓塊(12)的頂板(8)、壓力傳感器(9)、數(shù)據(jù)線(13)、電源線(17)以及可精確控制施加壓力大小的智能控制器;所述智能控制器包括帶有測力數(shù)據(jù)卡、工業(yè)計算機(10)和顯示器
(11)的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。
[0023]結合圖5和圖7，圖5包括圖5-1和圖5-2，其中:圖5-1是固定環(huán)(4)的俯視圖，圖5-2是固定環(huán)(4)內(nèi)壁的示意圖；所述固定環(huán)(4)為Ω形的半圓形圓環(huán)，所述Ω形的內(nèi)壁中間向外凸出、Ω形直徑向的一端為設有螺絲孔的短長方體、Ω形直徑向的另一端為設有固定半圓形圓環(huán)螺絲孔的長長方體，長長方體上設有固定百分表(I)或插銷(18)的半圓孔(20)。
[0024]所述加壓裝置的底座(6)上設有圓形固定槽(19)。
[0025]結合圖6，所述圓柱形壓塊(12)上設有用于固定百分表(I)的固定孔(14);所述百分表(I)的頂部設有凹槽的圓柱體(15)。
[0026]實施例1。本實用新型提出的一種用于土體狀態(tài)監(jiān)測的智能測試裝置的主要部件設計參數(shù)和要求公開如下:
[0027]本實用新型所述的容器A(2)和容器B(3)材質為波紋管;容器A的頂部、容器B的頂部和底部均向內(nèi)收縮2?3mm;容器A(2)的高度為10cm、容器B(3)的高度分別為10cm、20cm、50cm，便于組合任意高度的土層，容器A( 2)和容器B( 3)的直徑均為30?40cmo
[0028]百分表(I)的量程為250mm、精度0.0lmm;根據(jù)需要也可在容土裝置上固定連接多個分別與容器B匹配的百分表(I)。
[0029]電動機(16)為三相異步電動機、額定電壓為380V、額定頻率為50Hz。
[0030]數(shù)控液壓桿(7)為電動推桿，可控制性強，可施加1KN的荷載，行程為I OOOmm。
[0031]頂板(8)、圓柱形壓塊(12)優(yōu)選不銹鋼材料。
[0032]固定環(huán)(4)優(yōu)選不銹鋼材料。
[0033]壓力傳感器為壓電式壓力傳感器。
[0034]實施例2。本實用新型提出的一種用于土體狀態(tài)監(jiān)測的智能測試裝置的測量標定方法，以光纖監(jiān)測為例，包括如下基本步驟:
[0035]步驟I，組裝測試裝置:先將底座(6)水平放置，將數(shù)控液壓桿(7)固定在底座(6)上;將容土裝置的容器A( 2)放置在底座(6)上部的固定槽(19)內(nèi)，再將容器B(3)按順序從下向上通過固定環(huán)(4)依次固定連接;最后將設有圓柱形壓塊(12)的頂板(8)與數(shù)控液壓桿
(7)固定連接，壓力傳感器(9)安裝在頂板(8)上;將百分表(I)固定在加壓裝置的固定環(huán)(4)的半圓孔(20)內(nèi)；將可精確控制施力大小的智能控制器通過數(shù)據(jù)線(13)與數(shù)控液壓桿(7)連接；
[0036]步驟2，檢查裝置狀態(tài):底盤(6)保持水平;容器A與容器B之間穩(wěn)固連接;數(shù)控液壓桿(7)與數(shù)據(jù)線(13)可靠連接；電源線(17)正常通電；電動機(16)正常工作;帶有測力數(shù)據(jù)卡、工業(yè)計算機(10)和顯示器(11)的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)能夠正常運行；
[0037]步驟3，安放測試土樣與檢測裝置:將測試土樣填入容器A(2)和容器B(3)中，再將光纖埋入容器A(2)和容器B(3)的土樣中，光纖兩端連接工業(yè)計算機(10)，觀察顯示屏(11)上應力應變圖像至平穩(wěn);調整數(shù)控液壓桿(7)的長短，使設有圓柱形壓塊(12)的頂板(8)剛好接觸到容器B( 3)的頂部，將各個百分表(I)調零；
[0038]步驟4，測試試驗:在工業(yè)計算機(10)設置施力大小，按下啟動器按鈕，將土樣緩緩壓縮，觀察顯示屏(11)上應力應變圖像發(fā)生變化和此時百分表(I)讀數(shù)變化的狀況;如果圖像未發(fā)生變化，將施加的壓力加大，直至出現(xiàn)變化，按照上述步驟記錄;再將容器B(3)添加到容器A(2)的頂端上，按下啟動器按鈕，將土體緩緩壓縮觀察顯示屏(11)上應力應變圖像發(fā)生變化和此時百分表讀數(shù)變化的狀況;不斷增加容器B( 3)的數(shù)量或改變?nèi)萜鰾( 3)的種類，重復上述試驗；
[0039]步驟5，穩(wěn)定性評價:測試完后，整理數(shù)據(jù)，觀察該種技術或儀器在土體變形后是否有相應反應，評價監(jiān)測范圍；根據(jù)顯示屏(11)上應力應變圖像發(fā)生變化時的移動距離評價靈敏度與精度;或者將本領域標準數(shù)據(jù)通過轉接口拷貝入工業(yè)計算機(10)與實驗數(shù)據(jù)進行比對分析評價。
[0040]實施例3。本實用新型提出的一種用于土體狀態(tài)監(jiān)測的智能測試裝置的測量標定方法的評價方法，包括如下基本評價內(nèi)容:
[0041 ]評價I，定位準確性:28-30分的，離散程度幾乎沒有；25-27分的，離散程度較??；18-24分的，離散程度小;不合格的，離散程度較大；
[0042]評價2，精度:28-30分的，測量誤差彡0.1% ;25-27分的，測量誤差彡0.5%; 18-24分的，測量誤差< I % ;不合格的，測量誤差>1% ;
[0043]評價3，反應時差:19-20分的，反應誤差彡0.05s; 17-18分的，反應誤差彡0.1s; 12-16的，反應誤差<2s;不合格的，反應誤差>2s;
[0044]評價4，特異性:9-10分的，適用于所有土樣;7-8分的，只適用于砂性土和粘性土; 6分的，只適用于砂性土或粘性土；
[0045]評價5，溫度影響:9-10分的，幾乎不受影響；7-8分的，受影響較小;6分的，受影響小;不合格的，受影響較大；
[0046]根據(jù)以上基本評價內(nèi)容進行綜合打分并得到分數(shù)總和，若:
[0047]1、分數(shù)在95-100分之間，則監(jiān)測方法或技術適用于工程；
[0048]2、分數(shù)在90-95分之間，則監(jiān)測方法或技術需要部分修改；
[0049]3、分數(shù)在80-90分之間，則監(jiān)測方法或技術需要修改監(jiān)測原理；
[0050]4、分數(shù)低于80分，則監(jiān)測方法或技術不適用。
[0051 ]本實用新型的【具體實施方式】中凡未涉到的說明屬于本領域的公知技術，可參考公知技術加以實施。
[0052]本實用新型經(jīng)反復試驗驗證，取得了滿意的應用效果。
[0053]以上【具體實施方式】及實施例是對本實用新型提出的一種用于土體狀態(tài)監(jiān)測的智能測試裝置技術思想的具體支持，不能以此限定本實用新型的保護范圍，凡是按照本實用新型提出的技術思想，在本技術方案基礎上所做的任何等同變化或等效的改動，均仍屬于本實用新型技術方案保護的范圍。
【主權項】
1.一種用于土體狀態(tài)監(jiān)測的智能測試裝置，其特征在于，包括容土裝置、加壓裝置和百分表(I)，所述容土裝置設置在加壓裝置的固定槽(19)內(nèi)，百分表(I)與容土裝置固定連接。2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于土體狀態(tài)監(jiān)測的智能測試裝置，其特征在于，所述容土裝置包括一個容器A(2)、多個容器B(3)、固定環(huán)(4)和固定螺絲(5);所述容器A(2)為有底面和無頂面的圓柱形容器;所述容器B(3)為無底面和無頂面的圓柱形容器。3.根據(jù)權利要求2所述的一種用于土體狀態(tài)監(jiān)測的智能測試裝置，其特征在于，所述加壓裝置包括底座(6)、電動機(16)、數(shù)控液壓桿(7)、設有圓柱形壓塊(12)的頂板(8)、壓力傳感器(9)、數(shù)據(jù)線(13)、電源線(17)以及可精確控制施加壓力大小的智能控制器;所述智能控制器包括帶有測力數(shù)據(jù)卡、工業(yè)計算機(10)和顯示器(11)的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。4.根據(jù)權利要求3所述的一種用于土體狀態(tài)監(jiān)測的智能測試裝置，其特征在于，所述固定環(huán)(4)為Ω形的半圓形圓環(huán)，所述Ω形的內(nèi)壁中間向外凸出、Ω形直徑向的一端為設有螺絲孔的短長方體、Ω形直徑向的另一端為設有固定半圓形圓環(huán)螺絲孔的長長方體，長長方體上設有固定百分表(I)或插銷(18)的半圓孔(20)。5.根據(jù)權利要求4所述的一種用于土體狀態(tài)監(jiān)測的智能測試裝置，其特征在于，所述加壓裝置的底座(6)上設有圓形固定槽(19)。6.根據(jù)權利要求5所述的一種用于土體狀態(tài)監(jiān)測的智能測試裝置，其特征在于，所述圓柱形壓塊(12)上設有用于固定百分表(I)的固定孔(14)。7.根據(jù)權利要求6所述的一種用于土體狀態(tài)監(jiān)測的智能測試裝置，其特征在于，所述百分表(I)的頂部設有凹槽的圓柱體(15)。
【文檔編號】G01B5/30GK205664774SQ201620262679
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】龔緒龍, 于軍, 盧毅, 張巖, 蔡田露, 梅芹芹, 王光亞, 李偉
【申請人】江蘇省地質調查研究院