[发明专利]一种基于光栅光纤监测的软土降水与回灌模型试验装置有效

专利信息
申请号: 202011376283.1 申请日: 2020-11-30
公开(公告)号: CN112504337B 公开(公告)日: 2022-05-13
发明(设计)人: 王琼;董宇;苏薇;叶为民;刘笑天 申请(专利权)人: 同济大学
主分类号: G01D21/02 分类号: G01D21/02
代理公司: 上海科律专利代理事务所(特殊普通合伙) 31290 代理人: 叶凤
地址: 200092 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 光栅 光纤 监测 降水 模型 试验装置
【权利要求书】:

1.一种基于光栅光纤监测的软土降水与回灌模型试验装置,其特征在于:包括模型箱(1)、水位控制与监测装置(2)、光纤光栅监测装置(3),模拟软土降水与回灌试验工况,利用光栅光纤监测技术全面、快速、有效、准确监测软土在降水和回灌条件下的位移和孔压变化;

所述的模型箱(1)由若干个分段模型桶(11)组成;模型箱(1)底部为不透水的圆形底座(12);模型箱(1)底部设有砂层(14)加土工布(15)的透水结构,用以防止软土材料流失并向其均匀送水;

所述的光纤光栅监测装置(3)包括若干个光栅位移传感器(31)、若干个光栅温度传感器(32)、若干个光栅孔压传感器(33)、若干根传导光纤(34)、光纤解调器(35);所述的若干个光栅位移传感器(31)通过若干根传导光纤(34)串联,分层布置在软土材料内部,用于感知软土材料内部位移;所述的若干个光栅温度传感器(32)通过若干根传导光纤(34)串联,分层布置在软土材料内部,用于感知软土材料内部温度;所述的若干个光栅孔压传感器(33)通过若干根传导光纤(34)串联,分层布置在软土材料内部,用于感知软土材料内部孔压;所述的若干根传导光纤(34)分别将若干个光栅位移传感器(31)、若干个光栅温度传感器(32)、若干个光栅孔压传感器(33)和光纤解调器(35)连接,用于传输光信号;所述的光纤解调器(35)用于将传导光纤(34)传输回来的光信号解调为电信号。

2.根据权利 要求1所述的模型试验装置,其特征在于:分段模型桶(11)为顶底开口的圆形管状结构,具有较高的透光度和机械强度,各分段模型桶(11)之间通过若干个法兰盘(13)密封连接,可根据需要自由拼装;圆形底座(12)与最下层分段模型桶(11)之间通过法兰盘(13)密封连接;模型箱(1)内透水结构上可分层填筑软土材料;模型箱(1)一侧设有若干个不同高度的测压孔(16)用于连接测压管(222),测压孔(16)处设置有透水石(17)和土工布(15),防止软土材料流入测压管(222);模型箱(1)底部透水结构处侧面设有进/排水口(18)用于供水。

3.根据权利 要求1所述的模型试验装置,其特征在于:所述的水位控制与监测装置(2)包括水位控制装置(21)和水位监测装置(22);

所述的水位控制装置(21)包括水箱(211)、蠕动泵(212)、注水瓶(213)、三根注水管(214)、升降支架(215);所述的水箱(211)用于盛放去离子水,通过注水管(214)依次与蠕动泵(212)、注水瓶(213)连接,利用蠕动泵(212)将水箱(211)中的水输送至注水瓶(213);所述的注水瓶(213)通过升降支架(215)固定于水箱(211)正上方,注水瓶(213)高度可通过升降支架(215)调节;所述的注水瓶(213)一侧设有溢流口(216),当注水瓶(213)内水位高于溢流口(216)时,水将从溢流口(216)流出并落入水箱(211),保证注水瓶(213)内水位始终处于溢流口(216)高度;注水瓶(213)和模型箱(1)的进/排水口(18)之间通过注水管(214)连接,注水瓶(213)内水在重力作用下沿注水管(214)流入进/排水口(18),注水的水位高度由注水瓶(213)溢流口(216)高度决定,通过升降支架(215)调节注水瓶(213)高度可控制注水的水位高度;

所述的水位监测装置(22)由若干根塑料软管(221)和若干根测压管(222)组成;若干根测压管(222)通过若干根塑料软管(221)与模型箱(1)的若干个测压孔(16)连接,用于观测模型箱(1)中不同高度软土材料内水位变化。

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