[发明专利]一种基于室内实验环境的土体位移监测采集设备及方法

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程室内实验设备技术领域，涉及一种基于室内实验环境的土体位移监测采集设备及方法。

背景技术

土工室内模型实验，是岩土工程课题广泛采用的研究方法。土体位移沉降观测是土工实验的主要测试参数，其结果是分析土体应力分布及地下结构物力学性能的主要影响因素。现有的土体位移测试仪器是针对工程现场实验的数据测量，仪器量程较大，利用其在室内实验环境下直接读取实验数据，导致室内实验数据测试精度低。室内模型实验测试数据较小，忽视测试精度因素，仪器误差导致实验测试数据与实际偏差过大甚至数据错误。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术存在的缺陷，提供一种基于室内实验环境的土体位移监测采集设备及方法，将利用采集系统将实验中土体位移沉降的监测图形存储到数据接收系统中，通过编制数据转换程序，将土体沉降图形上沉降点的像素坐标提取，得到便于实验后期处理的数据文本，将实验观测图像转换成数据文件输出，该套采集设备填补现有室内土工实验测试仪器空白，降低实验监测难度，提高实验数据测试精度和处理效率。其具体技术方案为：

一种基于室内实验环境的土体位移监测采集设备，包括模型试验箱1、数据采集系统，数据接收系统和数据转换系统，所述数据采集系统包括具有拍照或摄像功能设备4和照明装置5，模型试验箱1的正面设有有机玻璃板2，在有机玻璃板2设有网格10，通过可视的有机玻璃板2实现对模型试验箱1中位移观测点3进行数据采集。数据采集系统下方设有支座6，数据采集系统通过导线7与数据接收系统连接，数据接收系统由采集装置8和电脑9组成，采集装置8与电脑9通过导线7连接。数学软件编制数据转换程序组成数据转换系统，可获得在数据转换程序内的标尺11中的位移观测点3与有机玻璃板上网格线10的垂直距离，进而生成实验监测数据文件。

优选地，所述数据采集系统的支座的固定方式为支撑，吸附或悬挂。

优选地，所述具有拍照或摄像功能设备可以是电脑摄像头，相机，硬盘录像机，或其他能捕捉到影像的数码设备。

优选地，所述照明装置为有拍照或摄像功能设备自带的闪光灯，或外置光源，LED灯等。

优选地，所述的采集装置可以是多插口USB或USB HUB等。

一种基于室内实验环境的土体位移监测采集方法，包括以下步骤：

步骤1：土体位移监测采集设备的安装调试。在室内试验完成模型试验箱和有机玻璃板安装，并在土体埋设位移观测点后，安装调试土体位移监测采集设备，包括数据采集系统的固定，与数据接收系统的连接，数据转换系统的调试；

步骤2：位移观测点初始位移的采集。依据实验目的，在模型试验箱内填土达到指定高度并达到压实度标准后，埋设位移观测点，通过数据采集系统采集此时各观测点的初始位移图像，并传输到数据接收系统，启动数据转换程序，程序显示位移观测点与有机玻璃板上网格线的相对位置图像，鼠标点取图像上的网格线和位移观测点，两处的像素坐标差即为位移观测点距离网格线的初始位移数据文件File(0)；

步骤3：随实验填土高度增加的位移观测点的位移采集。跟进实验进程，模型试验箱内填土达到指定高度a(a代表填土高度，单位：m)并达到压实度标准后，通过数据采集系统采集此时各观测点的位移图像，并传输到数据接收系统，启动数据转换程序，程序显示该填土高度条件下位移观测点与有机玻璃板上网格线的相对位置图像，鼠标点取图像上的网格线和位移观测点，两处的像素坐标差即为位移观测点距离网格线的位移数据文件File(a)，将各观测点的数据文件File(a)与File(0)中数据对应相减，得到该填土高度条件下位移观测点的位移数据；

步骤4：重复步骤3的过程，直至试验终止，生成位移观测点的数据文件。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)改善现有室内实验环境条件下，土体位移测试仪器缺少的现状。(2)替代采用工程现场实验的数据监测仪器，提高土体等散体材料室内位移实验的监测数据精度。(3)改善实验监测环境，降低监测难度。将本套监测采集设备固定调试后，实验人员只需在电脑前面操作即可完成监测图像到数据的转换过程，获取实验结果，而无需到实验场地现场量取沉降位移数值。(4)提高数据处理的效率。数据采集系统将图像传输到数据接收系统后，启动数据转换系统，每个位移观测点的位移值只需鼠标在电脑屏幕上点取两点，即可得出位移数据，数据处理的时间大大缩短。

附图说明

图1是本发明实施例中基于室内实验环境的土体位移监测采集设备的结构示意图；

图2是图1的A-A剖面示意图；