申请/专利权人：中铁西安勘察设计研究院有限责任公司;长安大学

申请日：2018-06-15

公开（公告）日：2020-10-13

公开（公告）号：CN109024527B

主分类号：E02D1/00(20060101)

分类号：E02D1/00(20060101);G01D21/02(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.10.13#授权;2019.01.11#实质审查的生效;2018.12.18#公开

摘要：本发明涉及路基动力响应测试内部传感器埋置与后期维护方法，利用土压力盒保护装置和加速度传感器保护装置分别对土压力传感器和加速度传感器进行保护加固，根据实验需求在路基不同断面的不同层进行土压力传感器和加速度传感器的埋置，各个传感器的引出线经过彩色标记PVC线管包裹后水平延伸至路基外侧，再通过边坡斜置PVC管顺着边坡引出路基范围，并设立传感器引线保护箱对提前埋置的传感器引线端头进行保护，施工完毕通车后，将传感器引线端头连接到测试设备，进行数据的收集与处理。本发明有效克服了路基动力响应测试与施工间的矛盾，减小因施工对测试仪器和元件破坏引起的经济损失及实验误差，为传感器现场埋置与后期的维护方面提供规范。

主权项：1.路基动力响应测试内部传感器埋置与后期维护方法，其特征在于：包括以下步骤：a、利用土压力盒保护装置和加速度传感器保护装置分别对土压力传感器（1）和加速度传感器（9）进行保护与加固；b、根据实验需求在路基不同断面的不同层进行土压力传感器（1）和加速度传感器（9）的埋置，各个传感器的引出线经过彩色标记PVC线管（20）包裹后水平延伸至路基外侧，再通过边坡斜置PVC管（14）顺着边坡引出路基范围之外，路基边设立传感器引线保护箱（22）对提前埋置的传感器引线端头进行保护；c、路基填筑好之后，人工削坡；d、人工削坡后对边坡进行硬化及绿化，预留埋置有传感器的断面位置，用保护钢板（19）覆盖；e、施工完毕通车后，将传感器引线端头连接到测试设备，进行数据的收集与处理；土压力盒保护装置包括土压力传感器上保护壳（2）和土压力传感器下保护壳（3），上下保护壳组成放置土压力传感器（1）的盒体，土压力传感器上保护壳（2）顶面为密封软塑保护套（5）；土压力传感器上保护壳（2）和土压力传感器下保护壳（3）侧面分别设置有对应的土压力盒上壳槽口（6）和土压力盒下壳槽口（7），对接形成传感器引出线的引出口；土压力传感器下保护壳（3）下方设置有加大底板（4），加大底板（4）表面设置有嵌入土压力传感器下保护壳（3）的凸台，凸台侧面设置有传感器引出线的卡位线口（8）；加速度传感器保护装置包括加速度传感器上保护壳（10）和加速度传感器下保护壳（11），上下保护壳组成放置加速度传感器（9）的盒体；加速度传感器下保护壳（11）为平板形，顶面设置有固定加速度传感器（9）的卡位凸体（13），加速度传感器上保护壳（10）侧面设置有加速度保护壳槽口（12）；边坡斜置PVC管（14）包括对称的两个半圆管结构，两侧半圆管对接，一端通过转轴（15）连接，另一端通过两侧设置的管道凹槽（16）和管道凸槽（17）相扣对接；转轴（15）内每隔半米设置一个线路传感器（23），各个线路传感器（23）由传感线（24）连接；若某一部位的边坡斜置PVC管（14）发生断裂引起传感线（24）断裂，则断裂部位前后的两个线路传感器（23）会发出警报；每层传感器上部5-10cm处铺设土工布（21）。

全文数据：路基动力响应测试内部传感器埋置与后期维护方法技术领域[0001]本发明属于路基现场测试及其后期设备维护领域，具体涉及一种路基动力响应测试内部传感器埋置与后期维护方法。背景技术[0002]路基作为道路工程的重要组成部分，是路面的基础。同时，与路面共同承受交通荷载的作用。路基的好坏，必然反映到路面上来。路面长期的动荷载作用会对路基造成破坏，因此对路基的动力响应特性研宄就显得尤为重要。常见的研宄方式有数值模拟、室内模型试验和现场原位测试。现场原位测试能够很直接和明显地反映出试验阶段所出现的各个问题。[0003]近几年路基动力测试的技术和方法越来越成熟，一般采用在断面不同深度不同部位埋置土压力、温度、湿度、加速度等传感器。通过后期试车运行来反映路基的一些动力响应。但是有关内部传感器埋置的方法与后期的维护方面却少有规范。传感器具有造价高、精度高、传感线细且容易被破坏等特征。大部分传感器在埋置后由于施工影响和后期维护不妥的原因会造成传感器的损坏，对实验数据的准确性造成严重影响，对实验结果造成了不可逆转的破坏，造成了一定的经济损失和测试成果完善性的损失。针对路基内部传感器的此缺陷，本发明拟提供一套完整的传感器前期预埋与后期维护的措施，来减小经济的损失及其实验的误差。发明内容[0004]本发明的目的是提供一种路基动力响应测试内部传感器埋置与后期维护方法，有效减小经济的损失及其实验的误差。[0005]本发明所采用的技术方案为：路基动力响应测试内部传感器埋置与后期维护方法，其特征在于：包括以下步骤：a、利用土压力盒保护装置和加速度传感器保护装置分别对土压力传感器和加速度传感器进行保护与加固；b、根据实验需求在路基不同断面的不同层进行土压力传感器和加速度传感器的埋置，各个传感器的引出线经过彩色标记PVC线管包裹后水平延伸至路基外侧，再通过边坡斜置PVC管顺着边坡引出路基范围之外，路基边设立传感器引线保护箱对提前埋置的传感器引线端头进行保护；c、路基填筑好之后，人工削坡；d、人工削坡后对边坡进行硬化及绿化，预留埋置有传感器的断面位置，用保护钢板覆盖；e、施工完毕通车后，将传感器引线端头连接到测试设备，进行数据的收集与处理。[0006]土压力盒保护装置包括压力传感器上保护壳和土压力传感器下保护壳，上下保护壳组成放置土压力传感器的盒体，压力传感器上保护壳顶面为密封软塑保护套；压力传感器上保护壳和土压力传感器下保护壳侧面分别设置有对应的土压力盒上壳槽口和土压力盒下壳槽口，对接形成传感器引出线的引出口。[0007]土压力传感器下保护壳下方设置有加大底板，加大底板表面设置有嵌入土压力传感器下保护壳的凸台，凸台侧面设置有传感器引出线的卡位线口。[0008]加速度传感器保护装置包括加速度传感器上保护壳和加速度传感器下保护壳，上下保护壳组成放置加速度传感器的盒体；加速度传感器下保护壳为平板形，顶面设置有固定加速度传感器的卡位凸体，加速度传感器上保护壳侧面设置有加速度保护壳槽口。[0009]边坡斜置PVC管包括对称的两个半圆管结构，两侧半圆管对接，一端通过转轴连接，另一端通过两侧设置的管道凹槽和管道凸槽相扣对接。[0010]转轴内每隔半米设置一个线路传感器，各个线路传感器由传感线连接；若某一部位的边坡斜置PVC管发生断裂引起传感线断裂，则断裂部位前后的两个线路传感器会发出警报。[0011]每层传感器上部5-10cm处铺设土工布。[0012]本发明具有以下优点：1、每个传感器都有与其相对应的保护措施来尽可能的在起到保护的作用下不影响其测量精度。[0013]2、传感器引线外伸部分对其进行了保护，避免其在施工阶段和后期使用阶段受到破坏。[0014]3、每个传感器引线都包裹有不同的且与之相对应的保护套，简化了后期大量断裂后的修补工作。[0015]4、每层传感器上部5-10cm处铺设土工布，在加固路基的同时能够更加有效的引导上部下渗的地表水顺着土工布排出路基结构，有效地防止传感器诱蚀。[0016]5、边坡传感器埋置断面处设置有预留施工缝，上部保护钢板进行保护，后期维修时也方便挖掘和维护。[0017]6、在PVC保护管道内部每隔一段距离设置了传感器，若某一部位发生断裂，则附近相邻的传感器就会发出警报，大大提高了探伤的速度精准度和后期维护的效率。[0018]7、在上述埋置及其保护措施做好的前提下，尽可能的降低由于施工等问题造成的传感器破坏、实验数据接收不到等问题。减少经济损失，提高实验测试的精度。附图说明[0019]图1为土压力盒传感器保护结构示意图。图2为加速度传感器保护结构示意图。[0020]图3为斜置PVC管结构示意图。[0021]图4为断面传感器埋置及其维护整体结构示意图。[0022]图示说明：1•土压力传感器，2.土压力传感器上保护壳，3•土压力传感器下保护壳，4•加大底板，5•密封软塑保护套，6•土压力上壳槽口，7•土压力下壳槽口，8•卡位线口，9.加速度传感器，1〇•加速度传感器上保护壳，11.加速度传感器下保护壳，12•加速度保护壳槽口，l3.卡位凸体，14•边坡斜置pvc管，15.转轴，16•管道凹槽，17•管道凸槽，18•路基，I9.保护钢板，20•彩色标记PVC线管，21.土工布，22•传感器引线保护箱，23.线路传感器，24.传感线，25.电脑处理器。具体实施方式[0023]下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。[0024]本发明涉及一种路基动力响应测试内部传感器埋置与后期维护方法，包括以下步骤：a、在不影响其精度和性能的前提下，利用土压力盒保护装置和加速度传感器保护装置分别对土压力传感器1如型号BY-1土压力传感器和加速度传感器9如型号YD-617加速度传感器进行保护与加固。[0025]土压力盒保护装置包括压力传感器上保护壳2和土压力传感器下保护壳3,上下保护壳组成放置土压力传感器1的盒体，压力传感器上保护壳2顶面为密封软塑保护套5。接口处用密封胶密封。密封软塑保护套5材质是软质，目的在于起到防腐防锈的保护温度同时不会影响传感器测量上部压力的精确度。压力传感器上保护壳2和土压力传感器下保护壳3侧面分别设置有对应的土压力盒上壳槽口6和土压力盒下壳槽口7，对接形成传感器引出线的引出口。土压力传感器下保护壳3下方设置有加大底板4,加大底板4表面设置有嵌入土压力传感器下保护壳3的凸台，凸台侧面设置有传感器引出线的卡位线口8。设置加大底板4目的在于使土压力传感器测量压力的面能够始终保持水平向上，以便于更加精确的测量压力。[0026]加速度传感器保护装置包括加速度传感器上保护壳10和加速度传感器下保护壳11，上下保护壳组成放置加速度传感器9的盒体。加速度传感器下保护壳11为平板形，顶面设置有固定加速度传感器9的卡位凸体13,加速度传感器上保护壳10侧面设置有加速度保护壳槽口12。卡位凸体13目的在于固定卡死加速度传感器，使其在起到保护的作用前提下能够得到更加精确地测量出数据。[0027]b、根据实验需求在路基不同断面的不同层进行土压力传感器1和加速度传感器9的埋置，各个传感器的引出线经过彩色标记PVC线管20包裹后水平延伸至路基外侧，再通过边坡斜置PVC管14顺着边坡引出路基范围之外，路基边设立传感器引线保护箱22对提前埋置的传感器引线端头进行保护。[0028]边坡斜置PVC管14包括对称的两个半圆管结构，两侧半圆管对接，一端通过转轴15连接，另一端通过两侧设置的管道凹槽16和管道凸槽17相扣对接，对引线起到保护作用，也方便后期拆卸检查维修。转轴15内每隔半米设置一个线路传感器23如型号E3C-LDA线路传感器），各个线路传感器23由传感线24连接;若某一部位的边坡斜置PVC管14发生断裂引起传感线24断裂，则断裂部位前后的两个线路传感器23会发出警报。传感线24终端连接有电脑处理器25,在对设备进行后期维护的过程中，线路传感器23发出警报反馈给电脑处理器25,这样工作人员就能及时确定内部传感器引线的断裂部位，方便后期维修与管理。[0029]每层传感器上部5-10cm处铺设土工布21，在加固路基的同时能够更加有效的引导水分顺着土工布排出路基结构，有效地防止传感器锈蚀。[0030]c、路基填筑好之后，要进行边坡削坡处理，此时要避免大型挖掘机械在传感器埋置断面部位进行边坡施工，应使用人工削坡。[0031]1、后期的边坡硬化及绿化过程，将埋置有传感器的断面处空开，避免覆盖硬化混凝土，断面处预留lm的混凝土硬化施工缝，在上层用保护钢板19覆盖，方便后期的维修与小范围的挖掘修补。[0032]e、施工完毕后期的使用过程中，由于从路基内部伸出的传感器引线繁多，为了避免因施工或者其他原因造成引线集体断裂而造成的不能对应修补的问题，每根传感器引线都应包裹彩色标记PVC线管20,每根传感器引线都有对应的颜色与图案的彩色标记PVC线管20。这样即使在大范围断裂后也能按照匹配的颜色和图案来对传感器引线进行修补。[0033]f、做好全部埋置及其保护工作，待施工完毕通车后，将传感器引线端头连接到测试设备，进行数据的收集与处理。[0034]所述测试设备可采用现有的XHCDSP-1T型数据采集仪分析系统，该系统的主要组成模块有：1、采集模块：采集方式分为手动采集、电压信号触发采集含多次触发采集功能）、定时采集三种功能。具有连续快速采集存盘功能，做到边采边存入硬盘的不丢点的海量存贮功能，采集时具有两种显示模式，一是可同时最多16个窗体显示电压信号的实域波形，可同时多窗体显示电压信号修正为实际物理量值后的实域波形，应变测量时可实时显示分析后的应力值及主应力方向，可实时显示频域波形显示，可在每一通道窗体内上部显示实域、下部显示频域波形，并可最大化、最小化、层叠、平铺。二是单窗显示最多16通道的波形。2、基本数学运算模块:积分、均值积分、微分、正弦、余弦、正切、双曲正弦、双曲余弦、双曲正切、反正弦、反余弦、反正切、常用对数、自然对数、指数、平方根、幂、包络分析3、基本频谱分析模块：正富氏变换、逆富氏变换、自功率谱、互功率谱、传递函数、相干函数、自相关、互相关、倒频谱、细化富氏变换、频域积分、频域微分、最大熵谱、一阶系统辨识、二阶系统辨识。4、数字信号生成模块:生成规则波、生成拍波、生成扫频波信号、生成双音多频信号、生成白噪声。5、应变应力分析模块：单向应变应力计算，应变花主应力及方向计算（丁片、直角二角片、等腰三角片、伞形片、扇形片），长导线修正，K值修正、标定;静态应变采集分析。6、小波分析模块:小波分析、小波去噪。选配）本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

权利要求：1.路基动力响应测试内部传感器埋置与后期维护方法，其特征在于：包括以下步骤：a、利用土压力盒保护装置和加速度传感器保护装置分别对土压力传感器（1和加速度传感器9进行保护与加固；b、根据实验需求在路基不同断面的不同层进行土压力传感器（1和加速度传感器9的埋置，各个传感器的引出线经过彩色标记PVC线管20包裹后水平延伸至路基外侧，再通过边坡斜置PVC管（14顺着边坡引出路基范围之外，路基边设立传感器引线保护箱22对提前埋置的传感器引线端头进行保护；c、路基填筑好之后，人工削坡；d、人工削坡后对边坡进行硬化及绿化，预留埋置有传感器的断面位置，用保护钢板19覆盖；e、施工完毕通车后，将传感器引线端头连接到测试设备，进行数据的收集与处理。2.根据权利要求1所述的路基动力响应测试内部传感器埋置与后期维护方法，其特征在于：土压力盒保护装置包括压力传感器上保护壳2和土压力传感器下保护壳3，上下保护壳组成放置土压力传感器（1的盒体，压力传感器上保护壳2顶面为密封软塑保护套5；压力传感器上保护壳（2和土压力传感器下保护壳（3侧面分别设置有对应的土压力盒上壳槽口（6和土压力盒下壳槽口（7，对接形成传感器引出线的引出口。3.根据权利要求2所述的路基动力响应测试内部传感器埋置与后期维护方法，其特征在于：土压力传感器下保护壳3下方设置有加大底板4，加大底板4表面设置有嵌入土压力传感器下保护壳3的凸台，凸台侧面设置有传感器引出线的卡位线口（8。4.根据权利要求1所述的路基动力响应测试内部传感器埋置与后期维护方法，其特征在于：加速度传感器保护装置包括加速度传感器上保护壳（10和加速度传感器下保护壳11，上下保护壳组成放置加速度传感器9的盒体；加速度传感器下保护壳（11为平板形，顶面设置有固定加速度传感器9的卡位凸体13，加速度传感器上保护壳10侧面设置有加速度保护壳槽口（12。5.根据权利要求1所述的路基动力响应测试内部传感器埋置与后期维护方法，其特征在于：边坡斜置PVC管（14包括对称的两个半圆管结构，两侧半圆管对接，一端通过转轴（15连接，另一端通过两侧设置的管道凹槽16和管道凸槽17相扣对接。6.根据权利要求5所述的路基动力响应测试内部传感器埋置与后期维护方法，其特征在于：转轴（I5内每隔半米设置一个线路传感器23，各个线路传感器23由传感线24连接；若某一部位的边坡斜置PVC管（14发生断裂引起传感线24断裂，则断裂部位前后的两个线路传感器23会发出警报。7.根据权利要求1所述的路基动力响应测试内部传感器埋置与后期维护方法，其特征在于：每层传感器上部5-10cm处铺设土工布21。

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