一种土体监测系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种土体监测系统和方法，所述土体监测系统包括自上而下依次连接的水压传感机构、倾斜角度传感机构和压力传感机构，所述水压传感机构设置有第一空腔层，所述第一空腔层水平设置有第一传感器，所述倾斜角度传感机构设置有第二空腔层，所述第二空腔层竖直设置有传感组件，所述压力传感机构设置有压力感应层，所述压力感应层水平设置有第二传感器。本发明专利技术公开的所述土体监测系统能够同时监测多种土体参数，且多种土体参数的监测互不干扰，从而大大简化了监测多种土体参数的测量装置，减少了测量多种土体参数的测量程序。

【技术实现步骤摘要】
一种土体监测系统和方法
本专利技术涉及工程结构监测
，特别是一种土体监测系统和方法。
技术介绍
随着我国经济技术的高速发展，我国的高速公路的交通流量日益增加，修建长里程、高质量、高标准、高等级的高速公路是缓解这一难题的主要解决方法。但是我国地域广表辽阔，地形错综复杂，软土类别较多且分布较广，在规划高速公路时会不可避免地穿过软土地带。由于软土的沉降量大、灵敏度高、透水性差、固结过程时的稳定性差等不良工程特点，因此，土体孔隙水压力，土体倾斜角度和土体压力的监测尤为重要。在工程中，传统的孔隙水压力监测中多是采用电阻等各种电子元器件作为传感器的核心原件，通过电信号来进行孔隙水压力的测量，而且装置过多且造价不菲，但在测量土体中孔隙水压力的这样一个恶劣的环境下，电阻式的传感器就暴露出了很多缺点，比如随着时间和环境的变化，构成传感器的材料和器件性能会发生变化，若长期监测，由于时漂、温漂较大，可能无法取得真实有效的数据，同时易受到电场、磁场、辐射、等影响，而且由于埋置在含有大量水分的土体中，电子元件，及其电信号不可避免的随着时间的推移，极其容易受到干扰，甚至停止工作。现有技术中，需要通过不同的测量装置分别对土体孔隙水压力，土体倾斜角度和土体压力进行测量：如常用MEMS压力传感器的测量压力，且现有MEMS压力传感器普遍采用硅薄膜，硅的物理性能有限，导致现有MEMS压力传感器尺寸较大，灵敏度有限；对于土体倾斜角度的测量，现有技术装置过于复杂，且造价不菲。因此土体工程中，对土体孔隙水压力，土体倾斜角度和土体压力进行测量的测量程序较为复杂。因此现有技术还有待改进。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术提供一种土体监测系统和方法，旨在克服现有土体工程中测量土体孔隙水压力，土体倾斜角度和土体压力程序较为复杂的问题。本专利技术提供的技术方案如下：一种土体监测系统，其中，包括自上而下依次连接的水压传感机构、倾斜角度传感机构和压力传感机构，所述水压传感机构设置有第一空腔层，所述第一空腔层水平设置有第一传感器，所述倾斜角度传感机构设置有第二空腔层，所述第二空腔层竖直设置有传感组件，所述压力传感机构设置有压力感应层，所述压力感应层水平设置有第二传感器。所述土体监测系统，其中，所述水压传感机构设置有开口，所述开口布置有渗透层以覆盖所述开口，所述渗透层覆盖于所述第一空腔层上方。所述土体监测系统，其中，所述第一传感器、所述传感组件和所述第三传感器均由FBG传感器制作而成。所述土体监测系统，其中，所述第一空腔层水平设置有水压应变层，所述水压应变层的边沿和所述第一空腔层的内壁相贴合，以将所述第一空腔层分隔为两个密闭的空腔,所述第一传感器水平设置于所述水压应变层内。所述土体监测系统，其中，所述第二空腔层竖直设置有悬挂梁，所述悬挂梁包括传感部和重物固定部，所述传感组件设置于所述传感部内，所述重物固定部设置有悬挂物。所述土体监测系统，其中，所述传感部沿竖直方向延伸并在所述传感部的表面形成凹槽，所述传感部通过所述凹槽和所述重物固定部相连接，以使所述悬挂梁呈工字型。所述土体监测系统，其中，所述悬挂梁内设置有传感通道，所述传感通道包括平行部和弧形部，所述平行部布置于所述传感部内，所述弧形部布置于所述重物固定部内，所述平行部和所述弧形部相连接以使所述传感通道呈U字型。所述土体监测系统，其中，所述传感组件包括第三传感器和第四传感器，所述第三传感器和第四传感器平行设置于所述传感通道内，且所述第三传感器和所述第四传感器均位于所述凹槽相对应的位置。所述土体监测系统，其中，所述水压传感机构、所述倾斜角度传感机构和所述压力传感机构通过增材制造技术打印成一体结构。一种土体监测方法，其中，所述监测方法步骤如下：获取现场土层状况对应的土体监测的需求，根据所述土体监测的需求制作所述的土体监测系统；将所述土体监测系统安装到现场土层中后，采集所述土体监测系统中第一传感器、传感组件和第二传感器的波长变化，根据各传感器的波长变化计算现场土层的土体孔隙水压力、土体倾斜角度以及土体压力。有益效果：本专利技术公开了一种土体监测系统和方法，所述土体监测系统包括自上而下依次连接的水压传感机构、倾斜角度传感机构和压力传感机构，所述水压传感机构设置有第一空腔层，所述第一空腔层水平设置有第一传感器，所述倾斜角度传感机构设置有第二空腔层，所述第二空腔层竖直设置有传感组件，所述压力传感机构设置有压力感应层，所述压力感应层水平设置有第二传感器。本专利技术公开的所述土体监测系统能够同时监测多种土体参数，且多种土体参数的监测互不干扰，从而大大简化了多种土体参数监测的测量装置，减少了测量多种土体参数的测量程序。附图说明图1是本实施例中提供的一种土体监测系统的结构示意图；图2是本实施例中提供的所述水压传感机构的结构示意图；图3是本实施例中提供的所述倾斜角度传感机构的结构示意图；图4是本实施例中提供的所述压力传感机构的结构示意图；图5是本实施例中提供的一种土体监测方法的流程图。具体实施方式本专利技术提供一种土体监测系统和方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本实施例提供了一种土体监测系统，如图1所示，所述土体监测系统包括自上而下依次连接的水压传感机构1、倾斜角度传感机构2和压力传感机构3，所述水压传感机构1设置有第一空腔层10，所述第一空腔层内水平设置有第一传感器11，所述倾斜角度传感机构2设置有第二空腔层20，所述第二空腔层竖直设置有传感组件21，所述压力传感机构3设置有压力感应层30，所述压力感应层水平设置有第二传感器31，从而实现通过所述土体监测系统同时监测多种土体参数，且多种土体参数的监测互不干扰，从而大大简化了多种土体参数监测的测量装置，减少了测量多种土体参数的测量程序。如图1和图2所示，所述水压传感机构设置有开口，所述开口布置有渗透层12以覆盖所述开口，所述渗透层12覆盖于所述第一空腔层10上方且和所述第一空腔10相连通，所述渗透层12通过所述开口和土体环境相连通，以使得土体空隙中水流通过渗透层12进入第一空腔层10。在本实施例的一个具体实现方式中，所述渗透层12由透水石铺设于所述第一空腔层的上方并覆盖所述开口。进一步，所述第一空腔层水平设置有水压应变层13，所述水压应变层13的一端和所述第一空腔层10的第一内壁相连接，所述水压应变层的另一端和所述第一空腔层10的第二内壁相连接，所述第一内壁和第二内壁互相平行，所述水压应变层垂直于所述第一内壁和所述第二内壁，以将所述第一空腔层10分隔为第一空腔101和第二空腔102，当土体孔隙中的水流通过渗透层进入第一空腔层10后，水流在所述第一空腔内沉积并对所述水压应变层13表面产生水压力，以使所述水压应变层13产生形变。所述水压应变层13内水平设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土体监测系统，其特征在于，包括自上而下依次连接的水压传感机构、倾斜角度传感机构和压力传感机构，所述水压传感机构设置有第一空腔层，所述第一空腔层水平设置有第一传感器，所述倾斜角度传感机构设置有第二空腔层，所述第二空腔层竖直设置有传感组件，所述压力传感机构设置有压力感应层，所述压力感应层水平设置有第二传感器。/n

【技术特征摘要】
1.一种土体监测系统，其特征在于，包括自上而下依次连接的水压传感机构、倾斜角度传感机构和压力传感机构，所述水压传感机构设置有第一空腔层，所述第一空腔层水平设置有第一传感器，所述倾斜角度传感机构设置有第二空腔层，所述第二空腔层竖直设置有传感组件，所述压力传感机构设置有压力感应层，所述压力感应层水平设置有第二传感器。


2.根据权利要求1所述土体监测系统，其特征在于，所述水压传感机构设置有开口，所述开口布置有渗透层以覆盖所述开口，所述渗透层覆盖于所述第一空腔层上方。


3.根据权利要求1所述土体监测系统，其特征在于，所述第一传感器、所述传感组件和所述第二传感器均由FBG传感器制作而成。


4.根据权利要求1-3任一所述土体监测系统，其特征在于，所述第一空腔层水平设置有水压应变层，所述水压应变层的边沿和所述第一空腔层的内壁相贴合，以将所述第一空腔层分隔为两个密闭的空腔,所述第一传感器水平设置于所述水压应变层内。


5.根据权利要求1所述土体监测系统，其特征在于，所述第二空腔层竖直设置有悬挂梁，所述悬挂梁包括传感部和重物固定部，所述传感组件设置于所述传感部内，所述重物固定部设置有悬挂物。


6.根据权利要求5所述土体监测系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪成雨，周石喜，张宏伟，宋越鹏，刘文丽，娄在明，郭伟，吴永照，段景川，郭仁波，李涛，鲍诚志，苏栋，庞小朝，付艳斌，王雪涛，
申请(专利权)人：中电建南方建设投资有限公司，深圳大学，中国电建市政建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44