一种土压力盒安装装置及安装方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种土压力盒安装装置及安装方法，该装置包括台座机构、夹持机构、调节机构和智能调控器，所述台座机构的外侧用于将土压力盒安装装置固定在待测点，其内部用于与夹持机构连接；所述夹持机构可在滑轨上滑动，便于固定土压力盒；所述调节机构设置在台座机构的内部，用于调节土压力盒安装角度；智能调控器内嵌支持向量回归算法和模拟退火算法，通过控制调节机构的伸缩杆，可将土压力盒自动调至预设安装角度，保证土压力盒的安装精度。本发明专利技术能够将土压力盒准确安装，更好地获取土压力数据，反馈围岩稳定性信息，保证施工安全。

【技术实现步骤摘要】
一种土压力盒安装装置及安装方法
本专利技术属于隧道工程、地下洞室等岩土工程以及地下工程领域，具体涉及一种土压力盒安装装置及安装方法
技术介绍
隧道作为山区公路、铁路的重要组成部分，可大大缩短路程，节省行驶时间。由于隧道往往处于复杂的地质环境下，隧道施工安全一直是人们关注的重点。为保证施工安全、高效，必须及时掌握围岩稳定性信息。土压力是反映围岩稳定性的重要指标之一，通过监测围岩与支护的接触压力，分析监测数据，从而掌握围岩稳定性信息，为处理隧道施工的安全状况和异常迹象提供实际依据，保证隧道施工安全。土压力盒是一种用于现场测试岩土体压力以及接触压力的设备，广泛应用于岩土工程领域，特别是隧道工程中。在土压力盒实际使用过程中，存在着诸多问题，严重影响土压力盒监测数据，例如：土压力盒安装位置在隧道支护结构与岩土体之间，安装以及操作空间狭窄、昏暗，导致土压力盒固定、调节困难；岩土体往往是凹凸不平，围岩接触面与土压力盒之间难以贴合，使得土压力盒受力不均匀；在对隧道围岩喷射混凝土以及衬砌的浇筑过程中，易对土压力盒造成损坏，致使土压力盒无法使用。因此，为了解决实际工程中土压力盒的安装问题，获取准确的土压力信息，本专利技术提出了一种土压力盒安装装置以及适配的安装方法。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开了一种土压力盒安装装置及安装方法，能够将土压力盒准确安装，更好地获取土压力数据，反馈围岩稳定性信息，保证施工安全。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种土压力盒安装装置，包括台座机构、夹持机构、调节机构和智能调控器，所述台座机构包括固定装置、滑道和控制箱，固定装置设置在台座机构的外部，台座机构中间设有圆孔，滑道竖直设置在圆孔内壁，滑道与夹持机构连接，所述夹持机构包括夹持架、锁紧销、滑轮，所述夹持架设置在台座机构的圆孔内部，夹持架外侧设有滑轮，所述滑轮设置在滑道内，所述锁紧销设置在夹持架上端外侧，所述调节机构在台座机构的内部，调节机构包括调节基座、角度传感器、伸缩杆和角度指示灯，所述调节基座与夹持架通过铰链连接，所述调节基座高度设置在夹持机构中部，所述角度传感器设置在调节基座右侧，角度传感器与调节基座螺栓连接，所述伸缩杆一端与台座机构连接，另一端与调节基座连接，所述角度指示灯设置在台座机构的上端，所述控制箱与调节基座铰接；所述智能调控器包括单片机和电源模块，单片机内嵌支持向量回归算法和模拟退火算法，电源模块为土压力盒安装装置供电，所述智能调控器通过数据线与土压力盒安装装置连接。优选的，所述台座机构包括固定装置、滑道和控制箱，且台座机构竖向高度比土压力盒竖向高度低1-2cm。优选的，所述固定装置包括固定螺栓、压力传感器和压力指示灯，所述固定螺栓与台座机构底部的螺栓孔连接，所述压力传感器安装在固定螺栓的前端，所述压力指示灯设置在台座机构的上端。优选的，所述夹持机构还包括缓冲环，所述缓冲环设置在夹持架的上端。优选的，所述锁紧销为T型块，夹持架上端外侧设有T型槽，所述锁紧销插入夹持架上端外侧的T型槽内，能够固定夹持架。优选的，所述圆孔下边缘设有托边，防止土压力盒往下坠。土压力盒安装装置安装方法包括以下步骤：步骤1：将土压力盒固定在夹持架上，进而通过滑轨以及锁紧销将土压力盒固定在土压力盒安装装置的内部；步骤2：土压力盒安装装置水平放置在地面上，通过电子水平仪对土压力盒安装装置设置预安装角度，智能调控器与土压力盒安装装置连接，并将预设安装角度设置为角度传感器的默认安装角度θ0，并将该默认安装角度的±2°范围设置为角度指示灯的点亮阈值；步骤3：将待测点的岩土体填平后，将土压力盒安装装置放置在待测点，锁紧一个固定螺栓，固定土压力盒安装装置，并通过智能调控器将此时的压力传感器的示数设置为压力指示灯点亮的下限阈值，根据压力指示灯的指示固定另外三个固定螺栓；步骤4：角度传感器实时监控安装过程，通过伸缩杆调整土压力盒，并将角度传感器的角度θ以及伸缩杆伸缩长度li(i＝1,2,3,4)数据输入智能调控器，智能调控器对监测数据进行归一化处理后，将伸缩杆的伸缩长度li(i＝1,2,3,4)作为支持向量机输入数据，角度传感器的角度θ作为输出数据，构成训练样本；以训练数据及验证数据的均方误差(MSE)逐渐减小为原则，调整支持向量回归算法超参数使模型性能达到最优，支持向量机模型、均方误差MSE如下所示；其中，K(xi,x)为核函数，αi为拉格朗日乘子，b*为偏置，θj与θj分别表示实际值和预测值，n为样本数量；智能调控器控制伸缩杆自动调整土压力盒安装角度，选择角度传感器的角度θ与默认安装角度θ0差值Δθ作为模拟退火算法目标函数Jω，伸缩杆初始长度作为初始解，将初始目标函数值作为初始温度T0；然后进入退火过程，采用随机扰动法随机调整伸缩杆伸缩长度产生粒子群L＝(L1,L2,,LM)，将目标函数值Jω作为粒子的内能，则设粒子群中的粒子Lk的能量是E1，随机扰动后产生了微小变化，得到了新的能量状态E2，若E1<E2，则该新状态作为“重要”状态；若E1>E2，则以该状态的概率p判断是否为“重要”状态，如下所示；其中，T为热力学温度，k为玻尔兹曼常数；若新状态是重要状态，则取代前一状态成为当前状态，否则仍以前一状态为当前状态，并逐步降低T值，确定全局的最优解，从而确定安装装置下一步的调整方向，当目标函数Δθ<±2°时，角度指示灯亮起，土压力盒安装完成。本专利技术的有益效果是：(1)固定安装装置时，采用压力传感器监测固定螺栓压力值，使固定螺栓对土压力盒安装装置产生相同压力，保证土压力盒平稳安装；(2)土压力盒安装装置对土压力盒形成保护作用，避免施工对于土压力盒设备造成损坏；(3)智能调控器采用机器学习算法实现了自动调整安装角度，且可重复使用，节省安装装置成本，降低了安装难度；(4)本专利技术所述的土压力盒结构简单、操作便捷，工作效率较高，可广泛用于隧道工程以及相关地下工程领域。附图说明图1为本专利技术所述的土压力盒安装装置正视图；图2为本专利技术所述的土压力盒安装装置俯视图；图3为本专利技术所述的夹持机构结构示意图；图4为本专利技术所述的调节机构结构正视图；图5为本专利技术所述的调节机构结构俯视图；图6支持向量机算法工作流程图；图7模拟退火算法工作流程图。附图标记列表：1台座机构，101固定装置，102滑道，103控制箱，104固定螺栓，105压力传感器，106压力指示灯，2夹持机构，201夹持架，202锁紧销，203缓冲环，204滑轮，3调节机构，301调节基座，302角度传感器，303伸缩杆，304角度指示灯，4智能调控器，401单片机，402电源模块。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术，应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。需要说明的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土压力盒安装装置，其特征在于：包括台座机构(1)、夹持机构(2)、调节机构(3)和智能调控器(4)，所述台座机构(1)包括固定装置(101)、滑道(102)和控制箱(103)，固定装置(101)设置在台座机构(1)的外部，台座机构(1)中间设有圆孔，滑道(102)竖直设置在圆孔内壁，滑道(102)与夹持机构(2)连接，所述夹持机构(2)包括夹持架(201)、锁紧销(202)和滑轮(204)，所述夹持架(201)设置在台座机构(1)的圆孔内部，夹持架(201)外侧设有滑轮(204)，所述滑轮(204)设置在滑道(102)内，所述锁紧销(202)设置在夹持架(201)上端外侧，所述调节机构(3)在台座机构的内部，所述调节机构(3)包括调节基座(301)、角度传感器(302)、伸缩杆(303)和角度指示灯(304)，所述调节基座(301)与夹持架(201)通过铰链连接，所述调节基座(301)高度在夹持机构(2)中部，所述角度传感器(302)设置在调节基座(301)右侧，角度传感器(302)与调节基座(301)螺栓连接，所述伸缩杆(303)一端与台座机构(1)连接，另一端与调节基座(301)连接，所述角度指示灯(304)设置在台座机构(1)的上端，所述控制箱(103)与调节基座(301)铰接；所述智能调控器(4)包括单片机(401)和电源模块(402)，单片机(401)内嵌支持向量回归算法和模拟退火算法，电源模块(402)为土压力盒安装装置供电，所述智能调控器(4)通过数据线与土压力盒安装装置连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种土压力盒安装装置，其特征在于：包括台座机构(1)、夹持机构(2)、调节机构(3)和智能调控器(4)，所述台座机构(1)包括固定装置(101)、滑道(102)和控制箱(103)，固定装置(101)设置在台座机构(1)的外部，台座机构(1)中间设有圆孔，滑道(102)竖直设置在圆孔内壁，滑道(102)与夹持机构(2)连接，所述夹持机构(2)包括夹持架(201)、锁紧销(202)和滑轮(204)，所述夹持架(201)设置在台座机构(1)的圆孔内部，夹持架(201)外侧设有滑轮(204)，所述滑轮(204)设置在滑道(102)内，所述锁紧销(202)设置在夹持架(201)上端外侧，所述调节机构(3)在台座机构的内部，所述调节机构(3)包括调节基座(301)、角度传感器(302)、伸缩杆(303)和角度指示灯(304)，所述调节基座(301)与夹持架(201)通过铰链连接，所述调节基座(301)高度在夹持机构(2)中部，所述角度传感器(302)设置在调节基座(301)右侧，角度传感器(302)与调节基座(301)螺栓连接，所述伸缩杆(303)一端与台座机构(1)连接，另一端与调节基座(301)连接，所述角度指示灯(304)设置在台座机构(1)的上端，所述控制箱(103)与调节基座(301)铰接；所述智能调控器(4)包括单片机(401)和电源模块(402)，单片机(401)内嵌支持向量回归算法和模拟退火算法，电源模块(402)为土压力盒安装装置供电，所述智能调控器(4)通过数据线与土压力盒安装装置连接。


2.根据权利要求1所述的一种土压力盒安装装置，其特征在于：所述台座机构(1)竖向高度比土压力盒竖向高度低1-2cm，所述圆孔内径与土压力盒外径相同。


3.根据权利要求1所述的一种土压力盒安装装置，其特征在于：所述固定装置(101)包括固定螺栓(104)、压力传感器(105)和压力指示灯(106)，所述固定螺栓(104)与台座机构(1)底部的螺栓孔连接，所述压力传感器(105)安装在固定螺栓(104)的前端，所述压力指示灯(106)设置在台座机构(1)的上端。


4.根据权利要求1所述的一种土压力盒安装装置，其特征在于：所述夹持机构还包括缓冲环(203)，所述缓冲环(203)设置在夹持架(201)的上端。


5.根据权利要求1所述的一种土压力盒安装装置，其特征在于：所述锁紧销(202)为T型块，夹持架(201)上端外侧设有T型槽，所述锁紧销(202)插入夹持架(202)上端外侧的T型槽内。


6.根据权利要求1所述的一种土压力盒安装装置，其特征在于：所述圆孔下边缘设有托边。


7.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，畅翔宇，刘奕辰，祝青鑫，陶雷，李照众，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32