[发明专利]一种土工离心机模型试验中桩体破坏实时检测系统及方法

说明书

本发明公开了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。本发明还公开了一种土工离心机模型试验中桩体破坏实时检测方法。本发明便于实时检测桩体发生破坏的顺序。

技术领域

本发明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及方法。

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。

发明内容

本发明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及方法。

本发明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。

本发明还提供了一种土工离心机模型试验中桩体破坏实时检测方法，该方法为：在每一个试验桩体内预埋一个石墨碳棒，使所述石墨碳棒与试验桩体间相互绝缘；将每个石墨碳棒和至少一个分压电阻串联构成一个串联支路，将每个串联支路与电源的两级连接形成回路；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，电压采集模块中的一个采集通道对应采集一个串联支路中的分压电阻的两端电压；采用信号处理装置，将各采集通道采集的电压信号发送至信号处理装置进行汇总分析，信号处理装置通过对应各试验桩体的采集通道采集的电压信号的变化，来确定各试验桩体状态是否为破坏状态及破坏顺序。

进一步地，电源采用直流电源。

进一步地，在每一个所述串联支路中串联多个分压电阻。

进一步地，采用阻值为1～100兆欧的电阻作为分压电阻。

进一步地，将石墨碳棒预埋在试验桩体的中心。