一种土工离心机模型试验中桩体破坏实时检测系统的制作方法

本实用新型涉及一种土工离心机模型试验检测装置，特别涉及一种土工离心机模型试验中桩体破坏实时检测系统。

背景技术：

目前，土工离心机通过改变离心加速度可以产生人造的高重力场，对大尺寸的结构物或地基缩尺，从而进行模型试验研究。在复合地基支撑路堤稳定性分析中，路堤下不同位置的桩体破坏具有明显的先后顺序，并且不同位置桩体发生断裂后对路堤稳定性的影响有区别。由于离心机试验过程中模型桩桩身始终位于土体中，无法直接观测到桩体破坏对复合地基承载力变化以及不同位置桩体破坏先后顺序的影响，所以需要在试验过程中对桩体发生破坏的时间进行实时监测。目前施工中常采用的断桩监测方法为超声检测法和温度传感光纤检测法，前者通过超声脉冲在土体中的传播速度及能量变化确定断桩位置，属于事后检测法，无法进行实时监控；后者通过温度传感光纤对桩体连续区域的温度检测，通过温度变化情况判断是否断桩，但该检测方法无法在离心机试验过程中进行实现。

技术实现要素：

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够在离心机试验过程中进行检测的土工离心机模型试验中桩体破坏实时检测系统。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种土工离心机模型试验中桩体破坏实时检测系统，包括石墨碳棒、分压电阻、电源、电压采集模块及信号处理装置；每个试验桩体内预埋有一个所述石墨碳棒；所述石墨碳棒与试验桩体间相互绝缘；每个所述石墨碳棒与至少一个所述分压电阻串联构成一个串联支路；每个所述串联支路与所述电源的两级连接形成回路；所述电压采集模块包括多个采集通道；一个所述采集通道对应采集一个所述串联支路中的所述分压电阻的两端电压；所述信号处理装置接收来自所述电压采集模块采集的信号，处理后输出各试验桩体的状态及破坏顺序。

进一步地，所述电源为直流电源。

进一步地，每一个所述串联支路中串联多个所述分压电阻。

进一步地，所述分压电阻的阻值为1～100兆欧。

进一步地，所述石墨碳棒预埋在试验桩体的中心。

本实用新型具有的优点和积极效果是：通过将石墨碳棒植入试验桩体内部，将其与定值的分压电阻串联形成回路的方式，在土工离心机试验过程当中，可以在无法观测到桩身形态的情况下，对桩体发生破坏情况进行实时监测；同时，该方法在离心机试验过程当中不会受到升g的影响，每根带有碳棒的桩体都对应着独立的数据采集通道，彼此之间不会产生影响，便于实时检测桩体发生破坏的顺序。本实用新型能够较好的适用于土工离心机试验，能够适应较高的离心加速度并方便观测人员对实时数据进行采集。

附图说明

图1是本实用新型的一种土工离心机模型试验中桩体破坏实时检测系统结构示意图。

图中：1、石墨碳棒；2、试验桩体；3、导线；4、分压电阻；5、直流电源；6、电压采集模块；7、信号处理装置。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参见图1，一种土工离心机模型试验中桩体破坏实时检测系统，包括石墨碳棒1、分压电阻4、电源、电压采集模块6及信号处理装置7；每个试验桩体2内预埋有一个所述石墨碳棒1；所述石墨碳棒1与试验桩体2间相互绝缘；每个所述石墨碳棒1与至少一个所述分压电阻4串联构成一个串联支路；每个所述串联支路与所述电源的两级连接形成回路；所述电压采集模块6包括多个采集通道；一个所述采集通道对应采集一个所述串联支路中的所述分压电阻4的两端电压；所述信号处理装置7接收来自所述电压采集模块6采集的信号，处理后输出各试验桩体2是否破坏的状态，以及各试验桩体2的破坏顺序。

所述石墨碳棒1的长度与试验桩体2长度相匹配，埋设后，其两端可比试验桩体2的长度略短5-10厘米。所述石墨碳棒1可外涂绝缘漆，或外包绝缘层，或者试验桩体2的材料采用绝缘材料等，使所述石墨碳棒1与试验桩体2间相互绝缘。

分压电阻4指与某一电路串联的电阻，在总电压不变的情况下，在某一电路上串联一个分压电阻4，将能起分压的作用，一部分电压将降在分压电阻4上，使该部分电路两端的电压减小。

所述电压采集模块6可采用现有技术中的多路电压采集模块，所述信号处理装置7可采用现有技术中的电压信号处理器、微处理器模块或工控机等电压信号处理及分析装置，可采用输出信号为数字量信号的多路电压采集模块，其可通过总线接口与所述信号处理装置7连接。所述信号处理装置7对各个采集通道的采集信号，进行汇总处理，其可根据采集信号绘制对应各试验桩体2的电压波形图，通过电压波形变化或电压值的变化等进行分析，判断各试验桩体2是否破坏，以及各试验桩体2的破坏顺序，并输出分析结果，并可将处理后的数据及分析结果通过显示器显示，以及通过打印机打印等。

如果采用输出信号为模拟量信号的多路电压采集模块，则可将多路电压采集模块的输出信号进行a/d转换后，再输入至所述信号处理装置7；也可采用内置a/d转换模块的信号处理装置7，比如内置a/d转换模块的微处理器等。

进一步地，所述电源可为直流电源。可采用现有技术中的直流稳压电源，如果采用交流电源，也可以采用采集交流电压信号的电压采集模块6。或者在电压采集模块6前端可采用桥式整流器对所述分压电阻4的两端电压进行整流，然后电压采集模块6采集整流后的电压信号。

每一个所述串联支路中可串联多个所述分压电阻4，通过串联多个分压电阻4，可以更灵活的匹配电压采集模块6的输入量程及电源的输出电压。为便于减少电压损耗以及更精确地测量所述分压电阻4两端的电压，所述分压电阻4的阻值可为1～100兆欧。为便于分析，各分压电阻4可选择阻值相同或相接近的电阻。

为便于试验的一致性，所述石墨碳棒1优选预埋在试验桩体2的中心。

在离心机试验过程中，采用具有多个采集通道的电压采集模块6，电压采集模块6中的一个采集通道对应采集一个串联支路中的分压电阻4的两端电压；采用信号处理装置7，将电压采集模块6中的各采集通道采集的电压信号发送至信号处理装置7进行汇总分析，信号处理装置7通过对应各试验桩体2的采集通道采集的电压信号的变化，来确定各试验桩体2状态是否为破坏状态及破坏顺序。

下面以本实用新型的一个优选实施例来进一步说明本实用新型的工作原理：

如图所示所述的石墨碳棒1安置在试验桩体2的模具内部，位于试验桩体2模具的中心，两端导线3从模具引出。试验桩体2的材料可由水，砂，石膏三者按一定配比进行拌合，倒入模具中凝固成桩，并在常温状态下养护而成，试验桩体2的材料接近于绝缘材料，不具备导电性；石墨碳棒1具有良好的导电性能；同时，石墨碳棒1自身的抗弯刚度小，将其放入到模型桩当中，不会影响桩体的抗弯强度，对试验结果不会造成影响。

将带有石墨碳棒1的试验桩体2插入指定位置，将石墨碳棒1通过引出的导线3与分压电阻4串联成串联支路，将串联支路接入直流电源5形成闭合回路，此时石墨碳棒1相当于导线3。将电压采集模块6与分压电阻4的两端连接，电压采集模块6采集分压电阻4的两端电压。

电压采集模块6采集的信号发送至信号处理装置7，由石墨碳棒1和分压电阻4组成的各串联支路相互独立，每一个试验桩体2内的石墨碳棒1对应一个采集通道，由信号处理装置7进行汇总分析，能够根据采集通道的地址及其采集的电压信号来判断相应的试验桩体2的状态。

在土工离心机的试验进行过程中，当试验桩体2发生弯曲破坏，桩体中心处的石墨碳棒1随之发生断裂，此时原本的闭合回路发生断路，分压电阻4两端的电压降为零，信号处理装置7可以通过读取电压采集模块6采集的信号，根据电压的变化趋势，进而判定加载过程当中，桩体的破坏时间及顺序。

以上所述的实施例仅用于说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本实用新型的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本实用新型的专利范围，即凡本实用新型所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本实用新型的专利范围内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除