测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的系统及方法，包括：连接板(1)、滑块(2)、电容屏(3)、电容笔(4)、保护罩(5)；其中：滑块(2)的第一端面与土体接触，滑块(2)的第二端面与电容笔(4)紧固连接；电容笔(4)底部的尖端与电容屏(3)电接触；电容屏(3)与所述连接板(1)紧固连接；保护罩(5)设置在连接板(1)与滑块(2)之间，用以形成容纳电容屏、电容笔的空间；当测量土与地下结构之间发生相对滑移时，电容笔底部的尖端与电容屏之间发生相对滑动，从而测出土与地下结构动态相对滑移时程和路径。本发明专利技术中的系统统结构简单，检测操作方便，量程大，防水和隔土性能好，精确度高。

System and Method for Measuring Dynamic Relative Slip History and Path of Soil and Underground Structures

【技术实现步骤摘要】
测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的系统及方法
本专利技术涉及土木工程
，具体地，涉及测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的系统及方法。
技术介绍
随着我国社会经济的快速发展，对城市地下空间的开发需求越来越大。隧道、地铁工程能大大缓解交通压力，改善出行条件，城市地下综合管廊能高效的利用地下空间，有利于管道的维修和集约化管理，等等。对于地下工程结构特别是地下生命线工程的防灾减灾抗震性能研究具有十分重要的社会和经济意义。地震或其他水平动力作用引起土与地下工程结构产生相对滑移，土与结构接触面相对滑移量是反映土与地下工程结构相互作用的重要指标，在模拟地震振动台试验和其他相关动力测试中，对土和地下工程结构接触面相对动态滑动位移的测量是深入研究和探索地下结构地震响应机理的重要手段，以此可以了解土与结构接触面的破坏状况和相对动态滑移规律。目前，国外仅有日本学者进行了唯一一次设计，但是它构造复杂，制作要求高，需要在结构模型上开槽，难以在管壁较薄的试验模型结构上实现。国内对土体滑移量测量的类似传感器仅有“土与地下结构接触面土体滑移动态测量传感器(申请号200810032775.1，公开号CN10216366A)”公开了一种利用角位移传感器和滑轮方式测量土与地下结构接触面土体动态滑移的位移传感器。但是，这种方法在实际使用过程中不能保证传感器与地下结构表面保持紧密接触，若传感器底部滑轮脱离接触面则该传感器无法正常工作；另外该方法无法测量除接触面为平面以外的其他情况，如接触面为曲面或其他不规则界面。国内针对地下土体位移测量的相关传感器有“土体内部位移测量装置及其测量方法(申请号201010039640.5，公开号CN101749996A)”，但其仅限于测量土体内部自身的竖向位移，如土体内某一点处的沉降量，不适用于测量土与地下结构接触面切向的相对滑动位移。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的系统及方法。第一方面，本专利技术提供一种测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的系统，包括：连接板、滑块、电容屏、电容笔、保护罩；其中：所述滑块的第一端面与土体接触，所述滑块的第二端面与所述电容笔紧固连接；所述电容笔底部的尖端与所述电容屏电接触；所述电容屏与所述连接板紧固连接；所述保护罩设置在所述连接板与滑块之间，用以形成容纳所述电容屏、电容笔的空间；当测量土与地下结构之间发生相对滑移时，所述电容笔底部的尖端与所述电容屏之间发生相对滑动，从而生成反映所述测量土与地下结构之间发生相对滑移的电信号，所述电信号用于换算所述测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径。可选地，所述保护罩为柱状中空结构，所述保护罩的一端与所述连接板的上端面紧固连接，所述保护罩的另一端与所述滑块的第二端面接触连接。其中，保护罩可以起到容纳传感器并隔绝土体的作用。为了测得土体与地下结构接触面切向的滑移量，在实际应用中，要求所述保护罩(5)的高度和体积应尽量小。可选地，所述滑块的第一端面上设置有十字形凸起结构。可选地，所述电容笔为探杆状可伸缩结构，且所述电容笔底部尖端与所述电容屏滑动连接。在实际应用中，电容笔长度尽量短，由于电容笔底部尖端与所述电容屏电接触，使得运动过程中两者时刻接触自由滑动，其中，底部尖端为光滑面，因此尽可能地减少了接触时的摩擦力。可选地，所述连接板通过螺栓，或者结构胶与地下结构体紧固连接；其中，所述电容屏与所述连接板接触端面的曲率一致；所述连接板与地下结构接触面的曲率一致。可选地，所述系统的总重量与总体积的比值等于周围土体的密度。第二方面，本专利技术提供一种测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的方法，应用于上述的测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的系统中，所述方法包括：设置所述滑块与被测土体接触连接，设置所述连接板与被测地下结构紧固连接；其中，所述连接板与被测地下结构连接方式包括：螺栓连接、胶合连接；通过所述电容屏测量被测土体发生滑移时的路径及数值，所述滑移时的路径及数值与所述滑块带动电容笔发生滑移的位置相关；根据所述滑移时的路径及数值输出，确定所述被测土体的滑移量时程以及滑移路径。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术提供的测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的系统由连接板、滑块、电容屏、电容笔、保护罩组成，其中：所述滑块的第一端面与土体接触，所述滑块的第二端面与所述电容笔紧固连接，所述电容笔与所述电容屏接触；所述电容屏与所述连接板紧固连接；所述保护罩设置在所述连接板与滑块之间，用以形成容纳所述电容屏、电容笔的空间。本专利技术的系统结构简单，检测操作方便，量程大，防水和隔土性能好，精确度高。2、本专利技术系统的总体密度等于周围环境土体密度，从而可以反映并测量土体的真实运动。本专利技术中的系统对被测地下结构体无损伤，不改变地下结构的自身刚度等参数。3、本专利技术系统的体积小，即使是埋置于缩尺模型试验的土体中也不会影响土体运动的整体性。4、本专利技术系统适用于不同类型的地下结构接触面(例如平面、曲面及各种异形面)，可以精确地测量出土体沿地下结构接触面切向的沿横截面(环)向和沿纵轴向的位移分量，并直观的显示土体滑移路径。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术实施例提供的测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的系统的立体结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的系统的内部结构示意图；图中：1-连接板；2-滑块；3-电容屏；4-电容笔；5-保护罩。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。图1为本专利技术实施例提供的测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的系统的立体结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的系统的内部结构示意图。参见图1、图2，本实施例中的系统可以包括：连接板1、滑块2、电容屏3、电容笔4、保护罩5；其中：滑块2的第一端面与土体接触，滑块的第二端面与电容笔4紧固连接，电容笔4与电容屏3电接触；电容屏3与连接板1紧固连接；保护罩5设置在连接板1与滑块2之间，用以形成容纳电容屏3、电容笔4的空间。本实施例中，滑块2与土体接触，并通过十字板增加摩擦力，在土体滑移时跟随土体移动，带动电容笔4滑动。电容笔4将滑块与电容屏3相连，电容屏3通过测量并记录电容笔4的实时路径，继而换算出滑块的位置，进而得到土体多方位的滑移量。在一种可选的实施方式中，保护罩5可以为柱状中空结构，保护罩5的一端与连接板1的上端面紧固连接，保护罩5的另一端与滑块2的第二端面紧固连接，从而可以起到保护电容屏3、电容笔4的作用。保护罩5的高度和体积应尽量小，以精确测量土与结构接触面切向滑移量。本实施例中，在一种可选的实施方式中，滑块2的第一端面上设置有十字形凸起结构。本实施例中，设置十字形凸起结构可以增加滑块与土体间的摩擦力。在一种可选的实施方式中所述电容笔4外表为探杆状本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的系统，其特征在于，包括：连接板(1)、滑块(2)、电容屏(3)、电容笔(4)、保护罩(5)；其中：所述滑块(2)的第一端面与土体接触，所述滑块(2)的第二端面与所述电容笔(4)紧固连接；所述电容笔(4)底部的尖端与所述电容屏(3)电接触；所述电容屏(3)与所述连接板(1)紧固连接；所述保护罩(5)设置在所述连接板(1)与滑块(2)之间，用以形成容纳所述电容屏(3)、电容笔(4)的空间；当测量土与地下结构之间发生相对滑移时，所述电容笔(4)底部的尖端与所述电容屏(3)之间发生相对滑动，从而生成反映所述测量土与地下结构之间发生相对滑移的电信号，所述电信号用于换算所述测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径。

【技术特征摘要】
1.一种测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的系统，其特征在于，包括：连接板(1)、滑块(2)、电容屏(3)、电容笔(4)、保护罩(5)；其中：所述滑块(2)的第一端面与土体接触，所述滑块(2)的第二端面与所述电容笔(4)紧固连接；所述电容笔(4)底部的尖端与所述电容屏(3)电接触；所述电容屏(3)与所述连接板(1)紧固连接；所述保护罩(5)设置在所述连接板(1)与滑块(2)之间，用以形成容纳所述电容屏(3)、电容笔(4)的空间；当测量土与地下结构之间发生相对滑移时，所述电容笔(4)底部的尖端与所述电容屏(3)之间发生相对滑动，从而生成反映所述测量土与地下结构之间发生相对滑移的电信号，所述电信号用于换算所述测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径。2.根据权利要求1所述的测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的系统，其特征在于，所述保护罩(5)为柱状中空结构，所述保护罩(5)的一端与所述连接板(1)的上端面紧固连接，所述保护罩(5)的另一端与所述滑块(2)的第二端面接触连接。3.根据权利要求1所述的测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的系统，其特征在于，所述滑块(2)的第一端面上设置有十字形凸起结构。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳峰，陈守一，焦亮，刘博文，
申请(专利权)人：上海交通大学，江苏东华测试技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31