[發明專利]一種基于形狀記憶合金實時監測的堤防及其施工方法

在審

• 申請號: 201910095948.2
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109653162A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 史向平;智友海;張連英;竇建君
• 申請（專利權）人: 徐州工程學院
• 主分類號: E02B3/16
• 分類號: E02B3/16;G01M5/00
• 代理公司: 徐州市淮海專利事務所 32205
• 代理人: 張旭

1.一種基于形狀記憶合金實時監測的堤防，其特征在于，包括堤防本體、合金監測層Ⅰ、合金監測層Ⅱ和監測系統，

合金監測層Ⅰ和合金監測層Ⅱ均為多個，多個合金監測層Ⅰ和多個合金監測層Ⅱ相互平行設置在堤防本體內，且各個合金監測層Ⅰ和各個合金監測層Ⅱ在堤防本體豎直方向上交替設置；

所述合金監測層Ⅰ由多個形狀記憶合金絲Ⅰ沿堤防本體橫截面方向間隔相同距離并排組成，多個形狀記憶合金絲Ⅰ的兩端均與監測系統電連接，每個形狀記憶合金絲Ⅰ上均纏繞多個金屬環體Ⅰ，且各個金屬環體Ⅰ之間的間距相同，每個金屬環體Ⅰ分別被一個混凝土塊Ⅰ包裹；

所述合金監測層Ⅱ由多個形狀記憶合金絲Ⅱ沿堤防本體長度方向間隔相同距離并排組成，多個形狀記憶合金絲Ⅱ的兩端均與監測系統電連接，每個形狀記憶合金絲Ⅱ上均纏繞多個金屬環體Ⅱ，且各個金屬環體Ⅱ之間的間距相同，每個金屬環體Ⅱ分別被一個混凝土塊Ⅱ包裹

所述監測系統為電阻監測儀。

2.根據權利要求1所述的一種基于形狀記憶合金實時監測的堤防，其特征在于，相鄰形狀記憶合金絲Ⅰ之間的間距為0.2m～0.5m；相鄰形狀記憶合金絲Ⅱ之間的間距為0.2m～0.5m。

3.根據權利要求1所述的一種基于形狀記憶合金實時監測的堤防，其特征在于，相鄰的合金監測層Ⅰ和合金監測層Ⅱ之間的距離為0.2m～0.5m。

4.根據權利要求1所述的一種基于形狀記憶合金實時監測的堤防，其特征在于，所述混凝土塊Ⅰ的徑向寬度為形狀記憶合金絲Ⅰ直徑的3～5倍；所述混凝土塊Ⅱ的徑向寬度為形狀記憶合金絲Ⅱ直徑的3～5倍。

5.根據權利要求1所述的一種基于形狀記憶合金實時監測的堤防，其特征在于，所述形狀記憶合金絲Ⅰ和形狀記憶合金絲Ⅱ結構相同且均為鎳鈦合金。

6.一種根據權利要求1所述基于形狀記憶合金實時監測堤防的施工方法，其特征在于，具體步驟為：

1)金屬環體Ⅰ和金屬環體Ⅱ的制作：金屬環體Ⅰ和金屬環體Ⅱ結構相同，利用已知金屬材料制成環體，環體本身的直徑為形狀記憶合金絲Ⅰ直徑的1～2倍，環體圍成的內直徑為形狀記憶合金絲Ⅰ直徑的3～4倍；

2)金屬環體Ⅰ和金屬環體Ⅱ的裝配：對形狀記憶合金絲Ⅰ和形狀記憶合金絲Ⅱ均進行熱處理，處理后使兩者均處于馬氏體狀態，此時在形狀記憶合金絲Ⅰ上每隔1m纏繞一個金屬環體Ⅰ，形狀記憶合金絲Ⅱ上每隔1m纏繞一個金屬環體Ⅱ；

3)施工準備及堤底和堤身處理：開工前，做好運料、放樣和核查的施工準備；對堤底或堤身需要放置合金監測層Ⅰ或合金監測層Ⅱ的每一層進行整平、碾壓和加固處理，要求平整度不大于15mm，壓實度達到所需設計要求；

4)合金監測層Ⅰ和合金監測層Ⅱ的形成：

在進行合金監測層Ⅰ鋪設時，將已經裝配金屬環體Ⅰ的多個形狀記憶合金絲Ⅰ沿堤防本體橫截面方向間隔相同距離并排鋪設，在鋪設施工過程中保持其連續性，不出現扭曲、折皺，同時繃緊形狀記憶合金絲Ⅰ使其拉直、拉緊、拉平，以保證其均勻、平整、緊貼下承面，同時采用插釘進行固定，之后對其上金屬環體Ⅰ所處的位置分別澆筑混凝土，從而形成多個混凝土塊Ⅰ，當混凝土塊Ⅰ的強度達到75％以上后，完成一層的合金監測層Ⅰ鋪設，按照設計要求進行其它堤防工序；

在進行合金監測層Ⅱ鋪設時，將已經裝配金屬環體Ⅱ的多個形狀記憶合金絲Ⅱ沿堤防本體長度方向間隔相同距離并排鋪設，在鋪設施工過程中保持其連續性，不出現扭曲、折皺，同時繃緊形狀記憶合金絲Ⅱ使其拉直、拉緊、拉平，以保證其均勻、平整、緊貼下承面，同時采用插釘進行固定，之后對其上金屬環體Ⅱ所處的位置分別澆筑混凝土，從而形成多個混凝土塊Ⅱ，當混凝土塊Ⅱ的強度達到75％以上后，完成一層的合金監測層Ⅱ鋪設，按照設計要求進行其它堤防工序；

5)重復步驟4)在堤防內的每層上交替鋪設合金監測層Ⅰ和合金監測層Ⅱ，直至完成整個堤防的建設；

6)形狀記憶合金實時監測系統的形成：通過導線將多個形狀記憶合金絲Ⅰ的兩端和多個形狀記憶合金絲Ⅱ的兩端均與監測系統電連接，最終得到形狀記憶合金實時監測系統的堤防。