一种基于穿孔式地连墙的长期应力监测系统及监测方法技术方案

一种基于穿孔式地连墙的长期应力监测系统，包括用于监测地连墙应变数据的监测设备、用于采集应变数据的数据采集装置、用于进行应力分析的数据处理系统、以及用于当监测的地连墙应力值达到预警值时进行报警的报警模块，所述地连墙的顶面开设有多个沿竖直方向延伸的孔洞，并使孔洞的位置避开地连墙钢筋笼，多个孔洞沿地连墙的长度等间距均布；孔洞的大小与监测设备的大小相适配，且孔洞贯穿地连墙的底面；监测设备设置于孔洞内，监测设备为空心包体应力计。本发明专利技术还提供一种基于穿孔式地连墙的长期应力监测系统的监测方法。本发明专利技术能最大限度的利用地连墙结构，高效、实用、可靠的地连墙应力监测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于穿孔式地连墙的长期应力监测系统及监测方法
本专利技术涉及应力监测领域，尤其涉及一种基于穿孔式地连墙的长期应力监测系统及监测方法。
技术介绍
在许多大型工程中，将地连墙作为支护结构的施工方式日益广泛。在施工阶段地连墙可以承受很大的土压力并且拥有较强的防渗性能施工结束之后还能成为基础的永久屏障或地下结构的一部分。地连墙在开挖过程中可能会由于开挖深度的不断加大，导致其墙体中的应力不断增大，当达到一定程度后墙体可能会出现开裂情况，严重的可导致墙体内部结构受损。不仅在施工阶段，施工结束后如果周边环境有新的工程项目施工也会对已有的地连墙产生较大的影响。所以对地连墙应力进行长期监测就非常必要。然而，目前针对地连墙的应力长期监测方法几乎没有，已有的监测主要还是传统的方式，例如钻孔抽芯法和声波投射法，在施工结束后的后续监测比较麻烦，而且可能会对墙体造成一定程度的损坏。也有许多人选择预埋传感器去监测地连墙内部应力，但用这种方式，监测设备在施工时容易损坏修复起来也较为不便而且测量不精确。目前的地连墙结构非常不适合做应力监测，且已有的应力监测方案都是没有结合地连墙自身结构设计的。事实上地连墙体积非常大如果不有效利用地连墙的内部空间会造成资源的浪费。
技术实现思路
为克服上述问题，本专利技术提供一种基于穿孔式地连墙的长期应力监测系统及监测方法。本专利技术的第一个方面提供一种基于穿孔式地连墙的长期应力监测系统，一种基于穿孔式地连墙的长期应力监测系统，包括用于监测地连墙应变数据的监测设备、用于采集应变数据的数据采集装置、用于进行应力分析的数据处理系统、以及用于当监测的地连墙应力值达到预警值时进行报警的报警模块，其特征在于：所述地连墙的顶面开设有多个沿竖直方向延伸的孔洞，并使孔洞的位置避开地连墙钢筋笼，多个孔洞沿地连墙的长度等间距均布；孔洞的大小与监测设备的大小相适配，且孔洞贯穿地连墙的底面；所述监测设备设置于孔洞内，监测设备为空心包体应力计，多个空心包体应力计沿孔洞的轴向间隔设置，空心包体应力计上设有用于测量应力的应变花；空心包体应力计通过传输电缆与数据采集装置电连接，将应变数据传输至数据采集装置；数据采集装置与数据处理系统无线通讯连接，数据采集装置储存所述应变数据、并将应变数据传输至数据处理系统；数据处理系统与PC端无线通讯连接；所述数据处理系统包括数据接收储存模块、应力分析模块、可靠性分析模块和数据传输模块；所述数据接收储存模块接收并存储数据采集装置传输来的应变数据；所述应力分析模块包括应力计算子模块、质量控制子模块和应力精度评定子模块，应力计算子模块用于计算出应力分析值，质量控制子模块用于去除异常值，应力精度评定子模块对应力分析值进行评定；应力分析模块调取数据接收储存模块中的应变数据，并对应变数据进行计算和评定，得到应力分析结果；可靠性分析模块对应力分析结果进行可靠性分析，得到可靠性分析结果；所述数据传输模块将应力分析结果、可靠性分析结果发送至PC端，并且当监测到的应力超过预警值时向PC端发送报警信息；所述PC端与报警装置电连接，PC端显示分析结果，并将接收到的报警信号传送至报警装置；报警装置包括用于向监测人员发出报警通知的LED指示灯和报警器。进一步，所述4个应变片沿空心包体应力计的轴向从上往下依次设置，其中，位于首位的应变片向右下方倾斜设置，位于第二位的应变片沿水平方向设置，位于第三位的应变片向右上方倾斜设置，位于末位的应变片沿竖直方向设置；位于首位的应变片和位于第二位的应变片之间的夹角为45度，位于第二位的应变片和位于第三位的应变片之间的夹角为45度。进一步，所述数据采集装置包括储存模块和无线信号发射装置，储存模块用于储存监测设备传送的应变数据，无线信号发射装置用于将应变数据传输至数据处理系统。进一步，所述孔洞位于地连墙厚度方向的中心位置。本专利技术的第二个方面提供一种基于穿孔式地连墙的长期应力监测系统的监测方法，包括以下步骤：步骤1，选择所需要的测量区域，确定地连墙的预留孔洞的位置；步骤2，在地连墙中预留孔洞；步骤3，孔洞中每隔一定距离放入一个空心包体应变计，并将空心包体应变计与孔洞内壁粘合在一起，空心包体应变计采集应变数据，并将应变数据传送至数据采集装置；步骤4，数据采集装置通过无线通讯方式将应变数据发送到数据处理系统；步骤5，数据处理系统根据应变数据进行应力分析和可靠性分析，将应力分析结果、可靠性分析结果发送至PC端，并且当监测到的应力超过预警值时向PC端发送报警信息；步骤6，PC端显示分析结果，并将接收到的报警信息传送至报警装置；步骤7，报警装置根据报警信号向监测人员发出报警通知。进一步，所述步骤1中的测量区域根据以下三点进行选择：(1.1)该测量区域的地连墙幅段应力状态应能反映该区段的情况，所选测量区域应具有代表性；(1.2)该测量区域的地连墙幅段周围地层复杂会对地连墙应力有影响；(1.3)该测量区域的地连墙幅段周边有其他施工项目正在进行。进一步，所述步骤2中预留孔洞的施工方法包括以下步骤：(2.1)在地连墙浇筑混凝土前插入若干根刚性管，插入前封住刚性管下口；(2.2)检查刚性管是否垂直于地连墙挖槽，满足要求后封住刚性管上口；(2.3)在浇灌混凝土后，利用拔管机逐渐拔出预埋刚性管。进一步，所述步骤5中的应力分析包括以下步骤：(5.1.1)利用应力计算程序对接收到的应力数据进行初步应力计算，得到初步应力数据；(5.1.2)考虑徐变因素，对初步应力数据进行处理，得到应力记录值；(5.1.3)对应力记录值采用最小二乘法求得应力分量；(5.1.4)计算应力记录值残差；(5.1.5)对应力记录值残差施以学生化程序计算学生化残差，运用学生化残差绝对值法剔除异常记录值；(5.1.6)对排除了异常点的应力数据重新进行最小二乘法解答，然后循环运用学生化残差绝对值法剔除异常记录值，得到最优应力分析结果；(5.1.7)对应力分析结果进行应力精度评定，应力精度评定包括主应力值精度评定和主应力方向精度评定，得出评定结果。进一步，所述步骤5中可靠性分析包括以下步骤：(5.2.1)对单孔洞中的应力数据进行相对误差分析；(5.2.2)对多孔洞中的应力数据进行标准偏差评定；(5.2.3)根据地质和深度条件、强度准则、统计规律、已知应力数据库对数据进行评定；(5.2.4)结合地下水和温度因素，进行综合评定，得出可靠性分析结果。本专利技术的有益效果是：最大限度的利用地连墙结构，永久、高效、实用、可靠的地连墙应力监测。附图说明图1是地连墙孔洞结构及监测设备放置位置的前视图。图2是地连墙孔洞结构及监测设备的放置位置的侧视图。图3是地连墙孔洞结构及监测设备的放置位置的俯视图。图4是监测设备的结构示意图。图5是监测设备的俯视图。图6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于穿孔式地连墙的长期应力监测系统，包括用于监测地连墙应变数据的监测设备、用于采集应变数据的数据采集装置、用于进行应力分析的数据处理系统、以及用于当监测的地连墙应力值达到预警值时进行报警的报警模块，其特征在于：所述地连墙的顶面开设有多个沿竖直方向延伸的孔洞，并使孔洞的位置避开地连墙钢筋笼，多个孔洞沿地连墙的长度等间距均布；孔洞的大小与监测设备的大小相适配，且孔洞贯穿地连墙的底面；/n所述监测设备设置于孔洞内，监测设备为空心包体应力计，多个空心包体应力计沿孔洞的轴向间隔设置，空心包体应力计上设有用于测量应力的应变花；空心包体应力计通过传输电缆与数据采集装置电连接，将应变数据传输至数据采集装置；数据采集装置与数据处理系统无线通讯连接，数据采集装置储存所述应变数据、并将应变数据传输至数据处理系统；数据处理系统与PC端无线通讯连接；/n所述数据处理系统包括数据接收储存模块、应力分析模块、可靠性分析模块和数据传输模块；所述数据接收储存模块接收并存储数据采集装置传输来的应变数据；所述应力分析模块包括应力计算子模块、质量控制子模块和应力精度评定子模块，应力计算子模块用于计算出应力分析值，质量控制子模块用于去除异常值，应力精度评定子模块对应力分析值进行评定；应力分析模块调取数据接收储存模块中的应变数据，并对应变数据进行计算和评定，得到应力分析结果；可靠性分析模块对应力分析结果进行可靠性分析，得到可靠性分析结果；所述数据传输模块将应力分析结果、可靠性分析结果发送至PC端，并且当监测到的应力超过预警值时向PC端发送报警信息；/n所述PC端与报警装置电连接，PC端显示分析结果，并将接收到的报警信号传送至报警装置；报警装置包括用于向监测人员发出报警通知的LED指示灯和报警器。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于穿孔式地连墙的长期应力监测系统，包括用于监测地连墙应变数据的监测设备、用于采集应变数据的数据采集装置、用于进行应力分析的数据处理系统、以及用于当监测的地连墙应力值达到预警值时进行报警的报警模块，其特征在于：所述地连墙的顶面开设有多个沿竖直方向延伸的孔洞，并使孔洞的位置避开地连墙钢筋笼，多个孔洞沿地连墙的长度等间距均布；孔洞的大小与监测设备的大小相适配，且孔洞贯穿地连墙的底面；
所述监测设备设置于孔洞内，监测设备为空心包体应力计，多个空心包体应力计沿孔洞的轴向间隔设置，空心包体应力计上设有用于测量应力的应变花；空心包体应力计通过传输电缆与数据采集装置电连接，将应变数据传输至数据采集装置；数据采集装置与数据处理系统无线通讯连接，数据采集装置储存所述应变数据、并将应变数据传输至数据处理系统；数据处理系统与PC端无线通讯连接；
所述数据处理系统包括数据接收储存模块、应力分析模块、可靠性分析模块和数据传输模块；所述数据接收储存模块接收并存储数据采集装置传输来的应变数据；所述应力分析模块包括应力计算子模块、质量控制子模块和应力精度评定子模块，应力计算子模块用于计算出应力分析值，质量控制子模块用于去除异常值，应力精度评定子模块对应力分析值进行评定；应力分析模块调取数据接收储存模块中的应变数据，并对应变数据进行计算和评定，得到应力分析结果；可靠性分析模块对应力分析结果进行可靠性分析，得到可靠性分析结果；所述数据传输模块将应力分析结果、可靠性分析结果发送至PC端，并且当监测到的应力超过预警值时向PC端发送报警信息；
所述PC端与报警装置电连接，PC端显示分析结果，并将接收到的报警信号传送至报警装置；报警装置包括用于向监测人员发出报警通知的LED指示灯和报警器。


2.如权利要求1所述的一种基于穿孔式地连墙的长期应力监测系统，其特征在于：所述空心包体应力计包括环氧树脂筒，环氧树脂筒的外壁沿周向相隔120度粘贴有三组用于测量应力的应变花，每组应变花由4个不同方向的应变片组成；应变花的外侧涂覆有环氧树脂层，使得应变花嵌设于环氧树脂筒的外壁内；环氧树脂筒的内腔设有用于与孔洞的内壁粘合的环氧树脂粘合剂。


3.如权利要求2所述的一种基于穿孔式地连墙的长期应力监测系统，其特征在于：所述4个应变片沿空心包体应力计的轴向从上往下依次设置，其中，位于首位的应变片向右下方倾斜设置，位于第二位的应变片沿水平方向设置，位于第三位的应变片向右上方倾斜设置，位于末位的应变片沿竖直方向设置；位于首位的应变片和位于第二位的应变片之间的夹角为45度，位于第二位的应变片和位于第三位的应变片之间的夹角为45度。


4.如权利要求1所述的一种基于穿孔式地连墙的长期应力监测系统，其特征在于：所述数据采集装置包括储存模块和无线信号发射装置，储存模块用于储存监测设备传送的应变数据，无线信号发射装置用于将应变数据传输至数据处理系统。


5.如权利要求1所述的一种基于穿孔式地连墙的长期应力监测系统，其特征在于：所述孔洞位于地连墙厚度方向的中心位置。


6.一种基于权利要求1-5任...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡敏云，王捷，符东，张勇，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33