CN106226402A - 压电传感器监测边坡稳定装置及检测边坡稳定情况的方法 - Google Patents

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秦磊
秦志涛
倪效昌
刘喜
马峰
朱晓军
黄世峰
程新
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Abstract

本发明目的是提供一种压电传感器监测边坡稳定装置及检测边坡稳定情况的方法，能够检测边坡破坏信号，并分析识别反演损伤处的信息。压电传感器监测边坡稳定装置，包括管体、两个压电传感器、声发射放大器和数据分析处理服务器；两个压电传感器设置在管体内，用以检测边坡破坏信号；声发射放大器与压电传感器连接，用以放大压电传感器的输出信号；数据分析处理服务器与声发射放大器连接，用以对压电传感器采集的边坡破坏信号进行分析和处理，反演损伤处信息。

Description

压电传感器监测边坡稳定装置及检测边坡稳定情况的方法
技术领域
本发明涉及一种监测边坡稳定装置，具体涉及一种压电传感器监测边坡稳定装置及检测边坡稳定情况的方法，土木工程结构安全领域。
背景技术
随着现代化建设事业的迅速发展，各类大型工程项目开工建设，在这些工程的建设过程中不可避免地形成了大量的边坡工程。而且，随着工程规模的加大、加深及场地的限制，经常需在复杂地质环境条件下，人为开挖各种各样的高陡边坡，所有这些边坡工程的稳定状态，事关工程建设的成败与安全，因此需要对边坡进行监测。
从岩土力学的角度来看，边坡处治是通过某种结构人为给边坡岩土体施加一个外力作用或者通过人为改善原有边坡的环境，最终使其达到一定的力学平衡状态。但由于边坡内部岩土力学作用的复杂性，从地质勘察到处治设计均不可能完全考虑边坡内部的真实力学效应，且设计都是在很大程度的简化计算上进行的。为了反映边坡岩土真实力学效应、检验设计施工的可靠性和处治后的边坡的稳定状态，边坡工程防治监测具有极其重要的意义。
发明内容
本发明目的是提供一种压电传感器监测边坡稳定装置及检测边坡稳定情况的方法，能够检测边坡破坏信号，并分析识别反演损伤处的信息。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种压电传感器监测边坡稳定装置， 包括管体、两个压电传感器、声发射放大器和数据分析处理服务器；两个压电传感器设置在管体内，用以检测边坡破坏信号；声发射放大器与压电传感器连接，用以放大压电传感器的输出信号；数据分析处理服务器与声发射放大器连接，用以对压电传感器采集的边坡破坏信号进行分析和处理，反演损伤处信息。
上述压电传感器监测边坡稳定装置，管体两端开有放置孔，对应该放置孔设置盖体，盖体下方设置有涂有耦合剂的放置体，压电传感器设置在放置体内，盖体一端铰接在管体上，另一端设置有弹性片，弹性片与管体能够扣合为一体。
上述压电传感器监测边坡稳定装置，弹性片包括延伸部、过渡部和扣合部，延伸部与盖体侧壁位于同一平面，扣合部为弧形凹槽，过渡部连接延伸部和扣合部。
上述压电传感器监测边坡稳定装置，管体前端为前端小后端大的圆锥体结构。
一种利用所述压电传感器监测边坡稳定装置的检测边坡稳定情况的方法，包括以下步骤：
（1）压电传感器制作
采用以环氧树脂/水泥为基体6，PZT-4陶瓷为功能体采用切割浇筑法制备1-3型聚合物/水泥基压电复合材料，通过封装屏蔽处理制备成压电传感器；
2）需监测的边坡合适位置钻孔，钻孔直径、长度依据具体装置尺寸而定；
3）将管体两端的盖体打开，在两个放置体内均匀涂抹耦合剂，将压电传感器放置在放置体内，并将电线从管体内部穿过，从钢管底部侧面的引出；压电传感器安放完毕后将压电传感器上端闭合，通过弹性片锁定；
4）将电线引出连接到数据分析处理服务器，并将管体及压电传感器插入预先钻得的孔洞内，安放完毕后可实时监测边坡稳定状况。
本发明的有益效果是：该压电传感器边坡稳定监的压电传感器就具有良好的宽频响应，具有监测边坡稳定的能力；任何事故的发生都是由细微损伤逐渐积累而来的，该监测装置能及时监测细微损伤信号，并及时采取措施，避免事故发生。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明压电传感器截面示意图。
图3为本发明盖体及弹性片结构示意图。
图4为本发明使用状态示意图。
图5为利用本发明对待测边坡定位示意图。
图中：1-管体，2-压电传感器，3-声发射放大器， 4-数据分析处理服务器，5-放置体，6-基体，7-盖体，8-弹性片, 8-1-延伸部、8-2-过渡部， 8-3-扣合部。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
参考图1一种压电传感器监测边坡稳定装置，包括管体1、两个压电传感器2、声发射放大器3和数据分析处理服务器4；两个压电传感器2设置在管体1内，用以检测边坡破坏信号；声发射放大器3与压电传感器2连接，用以放大压电传感器2的输出信号；数据分析处理服务器4与声发射放大器3连接，用以对压电传感器2采集的边坡破坏信号进行分析和处理，反演损伤处信息。
参考图2，管体1两端开有放置孔，对应该放置孔设置盖体7，盖体7下方设置有涂有耦合剂的放置体5，压电传感器2设置在放置体5内，盖体7一端铰接在管体1上，另一端设置有弹性片8，弹性片8与管体1能够扣合为一体。
参考图3，弹性片8包括延伸部8-1、过渡部8-2和扣合部8-3，延伸部8-1与盖体7侧壁位于同一平面，扣合部8-3为弧形凹槽，过渡部8-2连接延伸部8-4和扣合部8-3。
考虑到操作方便，管体1前端为前端小后端大的圆锥体结构。
一种利用压电传感器监测边坡稳定装置的检测边坡稳定情况的方法，包括以下步骤：
（1）压电传感器2制作
采用以环氧树脂/水泥为基体6，PZT-4陶瓷为功能体采用切割浇筑法制备1-3型聚合物/水泥基压电复合材料，通过封装屏蔽处理制备成压电传感器2；
2）需监测的边坡合适位置钻孔，钻孔直径、长度依据具体装置尺寸而定；
3）将管体1两端的盖体7打开，在两个放置体5内均匀涂抹耦合剂，将压电传感器2放置在放置体5内，并将电线从管体1内部穿过，从钢管底部侧面的引出；压电传感器2安放完毕后将压电传感器2上端闭合，通过弹性片8锁定；
4）将电线引出连接到数据分析处理服务器4，并将管体1及压电传感器2插入预先钻得的孔洞内，安放完毕后可实时监测边坡稳定状况。
参考附图5，在待测边坡9中同时安装两个及以上本发明装置，可以实时对待测边坡9损伤缺陷位置进行定位，及时找出缺陷位置，排除安全隐患。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施方式。但是凡是未脱离本发明技术原理的前提下，依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化与改型，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (5)

1.一种压电传感器监测边坡稳定装置，其特征在于： 包括管体、两个压电传感器、声发射放大器3和数据分析处理服务器；两个压电传感器设置在管体内，用以检测边坡破坏信号；声发射放大器3与压电传感器连接，用以放大压电传感器的输出信号；数据分析处理服务器与声发射放大器3连接，用以对压电传感器采集的边坡破坏信号进行分析和处理，反演损伤处信息。
2.根据权利要求1所述压电传感器监测边坡稳定装置，其特征在于：管体两端开有放置孔，对应该放置孔设置盖体，盖体下方设置有涂有耦合剂的放置体，压电传感器设置在放置体内，盖体一端铰接在管体上，另一端设置有弹性片，弹性片与管体能够扣合为一体。
3.根据权利要求2所述压电传感器监测边坡稳定装置，其特征在于：弹性片包括延伸部、过渡部和扣合部，延伸部与盖体侧壁位于同一平面，扣合部为弧形凹槽，过渡部连接延伸部和扣合部。
4.根据权利要求1或2或3所述压电传感器监测边坡稳定装置，其特征在于：管体前端为前端小后端大的圆锥体结构。
5.一种利用权利要求2或3所述压电传感器监测边坡稳定装置的检测边坡稳定情况的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）压电传感器制作
采用以环氧树脂/水泥为基体6，PZT-4陶瓷为功能体采用切割浇筑法制备1-3型聚合物/水泥基压电复合材料，通过封装屏蔽处理制备成压电传感器；
2）需监测的边坡合适位置钻孔，钻孔直径、长度依据具体装置尺寸而定；
3）将管体两端的盖体打开，在两个放置体内均匀涂抹耦合剂，将压电传感器放置在放置体内，并将电线从管体内部穿过，从钢管底部侧面的引出；压电传感器安放完毕后将压电传感器上端闭合，通过弹性片锁定；
4）将电线引出连接到数据分析处理服务器，并将管体及压电传感器插入预先钻得的孔洞内，安放完毕后可实时监测边坡稳定状况。
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