[发明专利]桥梁桩周土冲刷原位监测方法及系统

说明书

技术领域

 本发明属于桥梁基础冲刷监测技术领域，具体地说，是涉及桥梁桩周土冲刷原位监测方法及系统。

背景技术

近年来发生的多数桥梁毁坏事件中，河流冲刷桥梁桩周土造成的桩基失稳被认为是重要因素。水流将桥墩台周边的土壤冲刷淘空后，桩基受力体系被打破，有可能在无警告性的小破坏之前，即产生瞬间坍塌、崩倒的严重灾害。此类事故大都发生在恶劣气候或极端海况条件下，此时既不易由岸边或桥面观察到基床情况，也不容易在水面上进行相应探测。因而，利用原位监测手段实时监测桥梁桩周土冲刷过程，根据冲刷状况对桥梁稳定性做出判断和预警是必要的。

目前应用于桥梁桩周土冲刷过程原位实时监测的方法主要有光电法、声学法和电极探杆法。其中，电极探杆法是近年来发展起来的方法，通过在电极杆上等间距设置大量电极环，依次利用相邻四个电极环进行温纳装置测量，根据测量的电阻率变化确定水土界面位置。利用电极环电阻率变化确定水土界面位置的方法虽然监测结果比较稳定，但存在电极数量多、测试周期长、成本高等缺点。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种桥梁桩周土冲刷原位监测系统，以简单的结构、低廉的成本实现对桥梁桩周土冲刷原位的稳定、高效监测。

为实现上述发明目的，本发明提供的监测系统采用下述技术方案予以实现：

一种桥梁桩周土冲刷原位监测系统，包括探杆和主控装置，所述探杆包括杆体和沿所述杆体长度方向间隔分布的四个电极，自上而下依次为第一电极、第二电极、第三电极和第四电极，所述第一电极和所述第四电极形成供电电极，所述第二电极和所述第三电极形成测量电极，所述第一电极与所述第二电极之间的距离等于所述第四电极与所述第三电极之间的距离；所述主控装置包括主处理器、探杆供电电路和电位测量电路，所述探杆供电电路分别与所述供电电极和所述主处理器电连接，所述电位测量电路分别与所述测量电极和所述主处理器电连接，所述主处理器控制所述探杆供电电路为所述供电电极供电，并控制所述电位测量电路测量两个所述测量电极间的电位差。

优选的，所述杆体包括绝缘管和形成在所述绝缘管内部的骨架，所述绝缘管沿其长度方向间隔形成有四个凹槽，每个所述凹槽内形成有一个所述电极。

优选的，所述骨架一端形成有锥形部，所述骨架的另一端形成有导线接插盘。

如上所述的监测系统，所述探杆优选为多个，所述主控装置还包括有电极选择电路，每个所述探杆中的供电电极通过所述电极选择电路与所述探杆供电电路电连接，每个所述探杆中的测量电极通过所述电极选择电路与所述电位测量电路电连接。

优选的，所述主控装置还包括有与所述主处理器电连接的无线数据传输电路。

优选的，所述主控装置还包括有太阳能电池板，所述探杆供电电路与所述太阳能电池板电连接。

本发明的目的之二是提供一种桥梁桩周土冲刷原位监测方法，该方法基于上述的监测系统，实现对桥梁桩周土冲刷原位准确、快捷、稳定的监测。

为实现上述发明目的，本发明提供的监测系统采用下述技术方案来实现：

一种桥梁桩周土冲刷原位监测方法，将上述的桥梁桩周土冲刷原位监测系统中的探杆布设在桥梁桩周边，所述探杆中上端的第一电极和第二电极位于水体中，所述探杆中的第三电极和第四电极位于土体中，利用所述桥梁桩周土冲刷原位监测系统中的主控装置为所述探杆的两个供电电极供电，获取所述探杆中两个测量电极间的实时电位差，将所述实时电位差与参考电位差作比较，根据所述参考电位差与参考水土界面的对应关系确定与所述实时电位差所对应的桥梁桩周土的实时水土界面。

如上所述的监测方法，所述参考电位差与所述参考水土界面的对应关系通过下述方式获取：将所述探杆布设在桥梁桩周边，所述探杆中的第一电极和第二电极位于水体中，所述探杆中的第三电极和第四电极位于土体中，利用所述桥梁桩周土冲刷原位监测系统中的主控装置为所述探杆的两个供电电极供电，获取和所述水体与所述土体间的水土界面连续下沉时不同的水土界面一一对应的所述探杆中两个测量电极间的电位差，将一一对应的水土界面作为参考水土界面，将所述参考水土界面对应的电极间的电位差作为参考电位差，保存形成一一对应的所述参考水土界面与所述参考电位差的对应关系。

如上所述的监测方法，在确定所述实时水土界面为预设冲刷报警水土界面时，所述主控装置发出报警信号。

优选的，在将所述探杆布设在桥梁桩周边时，使得所述探杆中的所述第三电极位于预设冲刷报警水土界面处。