[發(fā)明專利]一種基于形狀記憶材料的巖土工程測斜方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911246525.2
• 申請(qǐng)日: 2019-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN111121719B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周泉吉;龔劍;房霆宸;張阿晉;趙一鳴;賀洪煜;孫婷;梅坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海建工集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01C9/00
• 分類號(hào): G01C9/00;G01C9/02
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種基于形狀記憶材料的巖土工程測斜方法及裝置，屬于巖土工程監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，主要利用形狀記憶材料在特定的賦形條件下的形狀記憶效應(yīng)，將由形狀記憶材料制作的測條放入測斜管中，確保其能與周圍巖土體能夠發(fā)生協(xié)同自由變形，施加賦形條件使其完成變形記錄工作，撤除賦形條件待其恢復(fù)至常規(guī)狀態(tài)時(shí)將測條抽取出來，重新施加賦形條件對(duì)所記憶形狀對(duì)照刻度直接讀取變形數(shù)值。該方法能夠大幅減少監(jiān)測作業(yè)工作量；有效滿足巖土工程大變形監(jiān)測需求。該測斜裝置包括驅(qū)動(dòng)部、測斜管、賦形條件控制模塊，測條由形狀記憶材料制作而成，測條包裹在芯管當(dāng)中，芯管能夠?qū)y條的賦形條件進(jìn)行調(diào)節(jié)，芯管內(nèi)置于測斜管內(nèi)且與測斜管發(fā)生同步變形。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖土工程監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于形狀記憶材料的巖土工程測斜方法及裝置。

背景技術(shù)

測斜技術(shù)廣泛應(yīng)用于基坑、樁基、邊坡等巖土工程，為施工安全管理、質(zhì)量控制及周邊環(huán)境保護(hù)提供有力的監(jiān)測依據(jù)和技術(shù)支撐。目前，巖土工程水平位移監(jiān)測通常采用的是滑動(dòng)式測斜儀，該類測斜儀主要由測斜管、探頭、電纜和主機(jī)四部分組成。

滑動(dòng)式測斜儀的工作原理：工程應(yīng)用時(shí)，首先在土體（樁體、墻體）中預(yù)埋測斜管，土體（樁體、墻體）發(fā)生變形后，整個(gè)測斜管也產(chǎn)生相應(yīng)變形，通過分段量測器軸線與鉛垂線之間的夾角變化量，按測點(diǎn)的分段長度分別求出不同高程處的水平位移增量，從測斜管底部測點(diǎn)開始逐步累加可以得出不同高程處的水平位移，最終形成側(cè)向變形近似曲線（折線擬合）。然而，在實(shí)際的工程應(yīng)用過程中，該類滑動(dòng)式測斜儀的一直存在一些難以避免的問題：

1、工作量大；數(shù)據(jù)采集費(fèi)時(shí)費(fèi)力，單個(gè)測孔一般每間隔0.5m或者1.0m（受傳感器測頭長度的限制）采集一個(gè)數(shù)據(jù)，同時(shí)由于傳感器測頭偏置誤差以及零點(diǎn)漂移誤差的存在，單個(gè)測孔單次數(shù)據(jù)需要采集正測和反測兩組數(shù)據(jù)用于誤差消除。

2、量程受限：若巖土體產(chǎn)生較大變形，測斜管隨同產(chǎn)生過大曲率，造成傳感器測頭無法自由通行，導(dǎo)致測斜孔發(fā)生“剪斷”，目前雖然可以通過增加測斜管內(nèi)徑來減少測管被“剪斷”的幾率，但增加測孔內(nèi)徑同樣會(huì)對(duì)原狀地層產(chǎn)生“加固效應(yīng)”或?qū)痘o(hù)結(jié)構(gòu)造成更大的“缺陷”，產(chǎn)生不必要的影響，使得監(jiān)測發(fā)生失真。

3、故障率高：測斜管極易被施工現(xiàn)場雜物堵塞或破壞，導(dǎo)槽極易受泥沙、粉塵、水蒸氣等組合影響發(fā)生堵塞導(dǎo)致導(dǎo)輪滑行受限，而這些故障一旦出現(xiàn)便難于排查，甚至造成測斜管直接報(bào)廢。

4、誤差因素眾多：測斜儀本身就存在偏置誤差、零點(diǎn)漂移誤差和旋轉(zhuǎn)誤差三種儀器誤差；測斜導(dǎo)管制造和安裝過程中會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)管扭曲誤差；觀測過程中，由于儀器系統(tǒng)受環(huán)境溫度和濕度影響會(huì)產(chǎn)生環(huán)境誤差；由于觀測者的技術(shù)能力、工作習(xí)慣及責(zé)任心等原因造成其不能正確操作儀器、觀測有誤、讀錯(cuò)數(shù)、記錯(cuò)值則會(huì)產(chǎn)生人為誤差；在數(shù)據(jù)處理過程中，由于計(jì)算的基準(zhǔn)值和假定不動(dòng)點(diǎn)選擇不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生計(jì)算誤差，等等。

5、數(shù)據(jù)離散非連續(xù)：屬于等間距離散化增量法測量，測頭的長度決定了監(jiān)測數(shù)據(jù)的離散度，不能精確完整描述地層變形特性。

6、測斜方向單一：目前普遍只能測兩個(gè)方向上的位移曲線，屬于平面內(nèi)測量，對(duì)于狹長基坑等具有明顯平面變形特的情況適用，但對(duì)于復(fù)雜情況下巖土體真三維水平位移特性缺乏監(jiān)測能力；

7、自動(dòng)化程度低；受限于該監(jiān)測方法使用過程中人為因素過多、意外因素過多，基于該方法的自動(dòng)化測斜的實(shí)現(xiàn)存在一定的困難。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種基于形狀記憶材料的巖土工程測斜方法及裝置，利用形狀記憶材料在特定的賦型條件下的形狀記憶效應(yīng)，將形狀記憶材料制作的測條放置入測斜管中，確保其能與周圍巖土體能夠發(fā)生協(xié)同自由變形，對(duì)記憶形狀對(duì)照刻度直接讀取變形數(shù)值。該方法能夠大幅減少監(jiān)測作業(yè)工作量；有效滿足巖土工程大變形監(jiān)測需求；操作流程簡便，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，更加易于實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化乃至自動(dòng)化監(jiān)測。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：