[发明专利]一种模拟桩土界面剪切混凝土试样表面微型传感器布设装置

摘要

本发明涉及一种模拟桩土界面剪切混凝土试样表面微型传感器布设装置。主体结构包括混凝土试样、第一螺母橡胶预留孔、第二螺母橡胶预留孔、第一开孔、第二开孔、第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽、第五凹槽、第六凹槽、微型光纤光栅应变传感器、微型硅压阻式土压力传感器、微型硅压阻式孔隙水压力传感器、铠装光缆、屏蔽防水导线、螺母和橡胶塞。本发明与现有技术相比，其结构简单，操作方便，实现桩土界面剪切混凝土试样表面安装微型传感器，能够为桩土界面剪切模拟试验系统成批地、简易地、高质量地制作满足试验设计的混凝土试样，从而大大提高试验效率，节约试验成本，并能获得大量的桩土界面应力试验数据，利于桩土界面试验的深入研究。

主权项

一种模拟桩土界面剪切混凝土试样表面微型传感器布设装置，主体结构包括混凝土试样、第一螺母橡胶预留孔、第二螺母橡胶预留孔、第一开孔、第二开孔、第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽、第五凹槽、第六凹槽、微型光纤光栅应变传感器、微型硅压阻式土压力传感器、微型硅压阻式孔隙水压力传感器、铠装光缆、屏蔽防水导线、螺母和橡胶塞；混凝土试样距离长边轴线一边50mm、短边边缘150mm的两端分别预留两个内径为22mm、高度为15mm的螺母，两个螺母内均放置一个直径22mm、高度15mm的橡胶塞，两个橡胶塞的中心位置分别开有直径为6mm、深度为15mm的第一螺母橡胶预留孔和第二螺母橡胶预留孔，第一螺母橡胶预留孔和第二螺母橡胶预留孔的间距为200mm，混凝土试样开孔深度18mm；混凝土试样距离长边轴线另一边50mm、短边边缘150mm的两端分别开有直径为20mm、深度为10mm的第一开孔和第二开孔；混凝土试样距离两长边边缘50mm的两边分别开设深度3mm、宽度3mm的第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽均穿通混凝土试样；第一螺母橡胶预留孔和第二螺母橡胶预留孔的中间位置分别开设深度10mm、宽度6mm的第三凹槽和第四凹槽；第一开孔和第二开孔的中间位置分别开设深度15mm、宽度6mm的第五凹槽和第六凹槽；第一凹槽和第二凹槽内安装两个微型光纤光栅应变传感器，间距为150mm，第一开孔和第二开孔内安装有微型硅压阻式土压力传感器，微型硅压阻式孔隙水压力传感器安装在第一螺母橡胶预留孔和第二螺母橡胶预留孔内；第一凹槽和第二凹槽内的两个微型光纤光栅应变传感器分别采用铠装光缆串联，铠装光缆通过第一凹槽和第二凹槽引出，微型硅压阻式土压力传感器和微型硅压阻式孔隙水压力传感器分别连接屏蔽防水导线，屏蔽防水导线分别通过第三凹槽、第四凹槽、第五凹槽和第六凹槽引出；本发明所述混凝土试样的表面为尺寸规则的锯齿凹凸；微型光纤光栅应变传感器的直径为1mm，长度为10mm；微型硅压阻式土压力传感器的直径为20mm，高度为10mm；微型硅压阻式孔隙水压力传感器的直径为6mm，高度为15m；铠装光缆的直径为3mm，屏蔽防水导线的直径为5mm；本发明对模拟桩土界面剪切混凝土试样表面微型传感器布设的具体过程为：第一步、预制混凝土试样，在距离混凝土试样长边轴线一边50mm、短边边缘150mm的两端分别预留两个内径22mm、高度15mm的螺母，在螺母内放置直径22mm、高度15mm的橡胶塞，然后在橡胶塞中心位置钻取直径为6mm圆柱形孔洞，形成直径6mm，深度15mm的第一螺母橡胶预留孔和第二螺母橡胶预留孔，第一螺母橡胶预留孔和第二螺母橡胶预留孔的间距200mm，混凝土试样开孔深度18mm；第二步、在距离混凝土试样长边轴线另一边50mm处，用直径为20mm开孔器开孔，形成直径为20mm、深度为10mm的第一开孔和第二开孔；第三步、在距离混凝土试样两长边边缘50mm的两边分别开设深度3mm、宽度3mm的通长第一凹槽和第二凹槽；在第一螺母橡胶预留孔、第二螺母橡胶预留孔中间位置，朝向混凝土试样短边方向开设深度10mm、宽度6mm的第三凹槽和第四凹槽；在第一开孔和第二开孔中间位置，朝向混凝土试样短边方向，开设深度15mm、宽度6mm的第五凹槽和第六凹槽；第四步、将微型光纤光栅应变传感器植入第一凹槽和第二凹槽，铠装光缆从第一凹槽和第二凹槽引出；微型硅压阻式土压力传感器放入第一开孔和第二开孔，微型硅压阻式土压力传感器接触面与混凝土试样表面齐平；微型硅压阻式孔隙水压力传感器放入第一螺母橡胶预留孔和第二螺母橡胶预留孔，微型硅压阻式孔隙水压力传感器与第一螺母橡胶预留孔、第二螺母橡胶预留孔及混凝土试样表面齐平，第一螺母橡胶预留孔、第二螺母橡胶预留孔的底部留有3mm深度；微型硅压阻式土压力传感器和微型硅压阻式孔隙水压力传感器的屏蔽防水导线分别从第三凹槽、第四凹槽、第五凹槽、第六凹槽引出；第五步、用环氧树脂把第一开孔、第二开孔、第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽、第五凹槽和第六凹槽全部封装，第一开孔、第二开孔、第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽、第五凹槽和第六凹槽封装面与混凝土试样表面齐平，完成对模拟桩土界面剪切混凝土试样表面微型传感器的布设。