[發明專利]一種埋入式真空預壓真空度無線測量裝置及方法

在審

• 申請號: 202111517244.3
• 申請日: 2021-12-13
• 公開（公告）號: CN114166412A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 肖朝昀;黃山景;孟江山;林海金;鄭聯梟;郝衛;張鄭華;劉云雷;謝洋晨;元偉喬
• 申請（專利權）人: 華僑大學;中交廣州航道局有限公司;廈門路橋工程投資發展有限公司;華土木（廈門）科技有限公司
• 主分類號: G01L21/00
• 分類號: G01L21/00;G08C17/02
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 連耀忠

本發明公開一種埋入式真空預壓真空度無線測量裝置及方法，該裝置包括腔體、數據采集模塊和數據傳輸模塊，腔體為透氣不透水結構，并置于真空監測區域的砂墊層中，數據采集模塊設置在腔體內并用于采集監測信號，數據傳輸模塊與數據采集模塊連接并用于信號的無線傳輸。腔體的結構可阻隔土壤和水僅限氣體自由出入腔體內，不僅可保護腔體內的電路元件，而且形成穩定真空氣壓腔，從而真正準確有效測量密封膜下真空度。將數據采集模塊直接嵌入真空度傳感器，同時結合外部透氣防水保護殼，將數據采集模塊與真空度傳感器共同埋入密封膜下測量真空度，并可實現遠程無線控制監測真空度，適用于大面積填海造陸真空預壓膜下真空度監測。

技術領域

本發明涉及真空預壓真空度測量領域，具體涉及一種埋入式真空預壓真空度無線測量裝置及方法。

背景技術

自20世紀80年代以來，真空預壓法加固軟弱地基在我國得到廣泛應用和研究，使得我國各項真空預壓技術及研究成果處于國際領先地位。隨著我國經濟快速發展，大部分沿海城市土地資源需求激增，大面積填海造陸成為目前的最佳解決辦法，進一步推動了真空預壓法處理軟弱地基技術的發展。而現場真空度測量、特別是密封膜下真空度測量，是真空預壓施工過程的重點監測項目，對土體預壓加固效果、真空度消散、真空預壓加固土體機理研究以及密封膜密封情況預警等都有重要意義。

目前，國內真空預壓領域膜下真空度測量多采用孔壓計埋入砂墊層中測量真空度；或將真空管埋入砂墊層后引出接入真空表，進而通過真空表讀取真空度。然而真空預壓加固軟弱土層時會抽排大量地下水，淹沒孔壓計。采用孔壓計測量地下水位以下的膜下真空度時，直接測量的是超靜孔隙水壓力，根據研究結果顯示超靜孔隙水壓力一般小于真空度值，兩者之間可以通過經驗公式進行換算，但存在仍計算誤差。且孔壓計埋入砂墊層中，無法重復利用，成本高昂，無法應用于大面積填海造陸真空預壓法。真空管埋入砂墊層中，真空表測量的真空度，同樣受管內有無地下水的影響，當真空管內無水時，真空表讀數反映真實真空度，當真空管內有水時，真空表讀數反映的是孔隙水壓力值。

目前，申請號為201810967795.1的中國專利提出采用土工布包裹的真空探頭埋入土層中，通過壓力管連接真空壓力表進行真空度測量。然而此方案存在諸多弊端，無法對膜下真空度進行有效測量。其一，真空探頭采用土工布包裹，當將真空探頭壓入土層中時，存在土工布因磨蹭劃破、脫落的可能。其二，壓力管埋于土層中，存在因土體壓縮量過大導致壓力管彎折、堵塞的可能。其三，真空探頭的結構只能阻隔土壤無法阻隔地下水，當真空探頭置于地下水位以下時，地下水會涌入真空探頭腔內，灌滿真空探頭空腔并阻隔探頭氣孔，此時真空壓力表測得真空壓力接近超靜孔隙水壓力但不等于膜下真空度，存在較大誤差。

同時，上述兩種測量膜下真空度的技術方法皆需要人工采集記錄數據，對于大面積填海造陸真空預壓法，人力成本高昂。且當發生密封膜泄露時，無法及時預警發現問題，造成能源浪費和經濟損失。

有鑒于此，針對上述問題進行深入研究開發一種適用于填海造陸的真空預壓真空度無線測量裝置及方法，非常有必要。

發明內容

針對上述提到的技術問題。本申請的實施例的目的在于提出了一種埋入式真空預壓真空度無線測量裝置及方法來解決以上背景技術部分提到的技術問題。

第一方面，本申請的實施例提供了一種埋入式真空預壓真空度無線測量裝置，包括腔體、數據采集模塊和數據傳輸模塊，腔體為透氣不透水結構，并置于真空監測區域的砂墊層中，數據采集模塊設置在腔體內用于采集監測信號，數據傳輸模塊與數據采集模塊連接用于信號的無線傳輸，所述數據采集模塊包括PCB電路板以及設置在所述PCB電路板上的真空度傳感器、MCU單片機、電源模塊、信號轉換模塊和開關模塊，所述電源模塊的輸出與所述MCU單片機連接，所述開關模塊設置在所述電源模塊與所述MCU單片機的中間，通過所述開關模塊與所述MCU單片機控制所述電源模塊的開啟或關閉，所述真空度傳感器用于檢測真空度，所述真空度傳感器的輸出和所述信號轉換模塊的輸入連接，所述信號轉換模塊的輸出與所述MCU單片機連接，通過所述信號轉換模塊將串口數據轉換為IP數據。