[发明专利]测量土与地下结构切向动态相对滑动位移量的系统及方法

说明书

本发明提供了一种测量土与地下结构切向动态相对滑动位移量的系统及方法，该系统由滑块、X方向滑轨、Y方向滑轨、外壳、电涡流传感器、连接板组成；其中：滑块的第一端面与土体接触，滑块的第二端面设置向下延伸的方柱，方柱在预设高度沿X方向设置通孔；Y方向滑轨与外壳固定连接；X方向滑轨穿过方柱的通孔，且X方向滑轨的两端与Y方向滑轨滑动接触；电涡流传感器的一端与方柱接触连接，用于分别测量所述滑块沿X方向、Y方向的位移。本发明提供的系统结构简单，检测操作方便，并且可以适用于不同类型的地下结构体接触面(例如平面、曲面及各种异形面)，精确地测量出沿地下结构的横截面横轴向和纵轴向位移分量。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体地，涉及测量土与地下结构切向动态相对滑动位移量的系统及方法。

背景技术

随着我国社会经济的快速发展，对城市地下空间的开发需求越来越大。隧道、地铁工程能大大缓解交通压力，改善出行条件，城市地下综合管廊能高效的利用地下空间，有利于管道的维修和集约化管理，等等。对于地下工程结构特别是地下生命线工程的防灾减灾抗震性能研究具有十分重要的社会和经济意义。地震或其他水平动力作用引起土与地下工程结构产生相对滑移，土与结构接触界面相对滑移量是反映土与地下工程结构相互作用的重要指标，在模拟地震振动台试验和其他相关动力测试中，对土和地下工程结构接触面相对动态滑动位移的测量是深入研究和探索地下结构地震响应机理的重要手段，以此可以了解土与结构接触面的破坏状况和相对动态滑移规律。

目前，国外仅有日本学者进行了唯一一次设计，但是它构造复杂，制作要求高，需要在结构模型上开槽，难以在管壁较薄的试验模型结构上实现。

国内对土体滑移量测量的类似传感器仅有“土与地下结构接触面土体滑移动态测量传感器(申请号200810032775.1，公开号CN10216366A)”公开了一种利用角位移传感器和滑轮方式测量土与地下结构接触面土体动态滑移的位移传感器。但是，这种方法在实际使用过程中不能保证传感器与地下结构表面保持紧密接触，若传感器底部滑轮脱离接触面则该传感器无法正常工作；另外该方法无法测量除接触面为平面以外的其他情况，如接触面为曲面或其他不规则界面。

国内针对地下土体位移测量的相关传感器有“土体内部位移测量装置及其测量方法(申请号201010039640.5，公开号CN101749996A)”，但其仅限于测量土体内部自身的竖向位移，如土体内某一点处的沉降量，不适用于测量土与地下结构接触面切向的相对滑动位移。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种测量土与地下结构切向动态相对滑动位移量的系统及方法。

第一方面，本发明提供一种测量土与地下结构切向动态相对滑动位移量的系统，包括：滑块、X方向滑轨、Y方向滑轨、外壳、电涡流传感器、连接板；其中：

所述滑块的第一端面与土体接触，所述滑块的第二端面设置向下延伸的方柱，所述方柱在预设高度沿X方向设置通孔；所述Y方向滑轨与所述外壳固定连接；所述X方向滑轨穿过所述方柱的通孔，且所述X方向滑轨的两端与所述Y方向滑轨滑动接触；所述电涡流传感器的一端与所述方柱接触连接，用于分别测量所述滑块沿X方向、Y方向的位移，且所述电涡流传感器的另一端与外壳固定连接；所述外壳设置在所述连接板与滑块之间，用以形成容纳所述X方向滑轨、Y方向滑轨、电涡流传感器的空间。

可选地，外壳为柱状中空结构，所述外壳的一端与所述连接板的上端面紧固连接，所述外壳的另一端与所述滑块的第二端面滑动接触。为了测得土体与地下结构接触界面切向的滑移量，要求所述外壳的高度和体积应尽量小。

可选地，所述滑块的第一端面上设置有十字形凸起结构，与土体紧密接触。

可选地，所述连接板通过螺栓，或者结构胶与地下结构体紧固连接，且所述连接板与地下结构体触面的曲率一致。

可选地，所述系统的总重量和总体积的比值等于周围测量土的密度。