本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測(cè)公路路基三維變形的測(cè)試設(shè)備及其應(yīng)用方法，屬于巖土工程路基變形領(lǐng)域中的一種變形監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、公路路基差異沉降問(wèn)題由于受其復(fù)雜的地質(zhì)條件的影響，一直是巖土工程界關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程加快和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)出行的需求增加，高速公路建設(shè)實(shí)現(xiàn)從無(wú)到有的跨越式發(fā)展。由于新建公路占地較大且易形成路網(wǎng)不均，為了解決這一問(wèn)題，現(xiàn)階段我國(guó)高速公路通常采用拓寬拼接的方法。高速公路改擴(kuò)建工程中，拼寬段道路與既有道路的沉降監(jiān)測(cè)尤為重要。隨著聚合物在現(xiàn)代生活各個(gè)方面的應(yīng)用，土工合成材料已成為基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展和更新事業(yè)中不可或缺的一部分。在過(guò)去的幾十年里，土工合成工程及其相關(guān)的制造業(yè)和建筑業(yè)經(jīng)歷了巨大的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)。土工合成技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展對(duì)土木工程設(shè)計(jì)和施工的能力和經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生了重大影響。越來(lái)越多的巖土工程項(xiàng)目涉及到土工合成材料的應(yīng)用，作為傳統(tǒng)問(wèn)題的現(xiàn)代解決方案，在基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和改造中具有成熟的優(yōu)勢(shì)。隨著使用土工合成材料建造的結(jié)構(gòu)和設(shè)施在全球范圍內(nèi)越來(lái)越普遍，越來(lái)越重要的是確保這些結(jié)構(gòu)不僅安全，而且通過(guò)變形監(jiān)測(cè)和及時(shí)措施提供令人滿(mǎn)意的可用性，以防止由于現(xiàn)場(chǎng)條件、材料特性、施工做法、環(huán)境影響等不確定性導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)性能不足而導(dǎo)致的災(zāi)難性故障和昂貴的維修。土工合成材料結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)的一個(gè)重要方面是監(jiān)測(cè)土工合成材料在使用壽命和極端事件期間的應(yīng)變，從而可以用來(lái)確定土工合成材料層中的變形。

2、高速公路改擴(kuò)建工程中，拼寬段道路與既有道路的沉降預(yù)測(cè)尤為重要。由于地基土應(yīng)力歷史差異，原道路下部地基土已固結(jié)沉降多年，而拼寬段地基土幾乎為原狀軟土，其沉降特性差異較大，可影響路面服役性能，降低行車(chē)舒適度，甚至引起交通安全風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明針對(duì)內(nèi)觀法提出一種用于監(jiān)測(cè)公路路基三維沉降的測(cè)試設(shè)備及其應(yīng)用方法，該測(cè)試技術(shù)對(duì)于改擴(kuò)建工程三維變形監(jiān)測(cè)具有安裝操作簡(jiǎn)單、遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸、測(cè)試結(jié)果精確度高、節(jié)約監(jiān)測(cè)成本顯著等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和工程應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明針對(duì)目前國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)沉降變形監(jiān)測(cè)存在的問(wèn)題，提出一種用于監(jiān)測(cè)公路路基三維變形的測(cè)試設(shè)備及其應(yīng)用方法，解決了傳統(tǒng)沉降變形監(jiān)測(cè)的精度低和時(shí)效性的問(wèn)題，節(jié)約了社會(huì)資源，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和工程應(yīng)用前景。

2、技術(shù)方案：其特征在于所述的測(cè)試設(shè)備包括：高密度聚乙烯和炭黑聚合物(1.1和1.2)，高密度聚乙烯(2)，電極(3.1和3.2)，導(dǎo)線(4)，數(shù)據(jù)線(5)，數(shù)據(jù)采集儀(6)；在高密度聚乙烯(2)上下布置高密度聚乙烯和炭黑聚合物(1.1和1.2)，在高密度聚乙烯和炭黑聚合物(1.1和1.2)上布置電極(3.1和3.2)，電極(3.1和3.2)通過(guò)導(dǎo)線(4)和數(shù)據(jù)線(5)與數(shù)據(jù)采集儀(6)連接，將上述結(jié)構(gòu)橫豎組合成自傳感土工格柵(7)，將自傳感土工格柵(7)布設(shè)在公路路基中，數(shù)據(jù)采集儀(6)讀取高密度聚乙烯和炭黑聚合物(1.1和1.2)的數(shù)據(jù)。

3、一種用于監(jiān)測(cè)公路路基三維變形的測(cè)試設(shè)備及其應(yīng)用方法，其特征在于，高密度聚乙烯(2)上下相鄰高密度聚乙烯和炭黑聚合物(1.1和1.2)，高密度聚乙烯和炭黑聚合物(1.1和1.2)的厚度為1mm，高密度聚乙烯(2)的厚度為4mm，組合成的自傳感土工格柵(7)厚度為6mm，單條自傳感土工格柵的寬度為18mm；高密度聚乙烯和炭黑聚合物(1.1和1.2)中炭黑與高密度聚乙烯重量的比值為49％，炭黑與高密度聚乙烯混合物的歸一化電阻率和拉伸應(yīng)變的相關(guān)關(guān)系如圖2所示；電極(3.1和3.2)為銅金屬材料，電極(3.1和3.2)等距布置在高密度聚乙烯和炭黑聚合物(1.1和1.2)上，電極(3.1和3.2)之間的間距為40mm，電極(3.1和3.2)的厚度為0.2mm，寬度為2mm，長(zhǎng)度為18mm；數(shù)據(jù)采集儀(6)以20hz的頻率讀取高密度聚乙烯和炭黑聚合物(1.1和1.2)的數(shù)據(jù)。

4、一種用于監(jiān)測(cè)公路路基三維變形的測(cè)試設(shè)備及其應(yīng)用方法，該應(yīng)用方法為：

5、(1)在公路路基鋪設(shè)自傳感土工格柵的位置平整場(chǎng)地，使鋪設(shè)的位置保持水平；

6、(2)將自傳感土工格柵鋪滿(mǎn)整個(gè)路基，在鋪設(shè)過(guò)程中避免折彎，避免損壞自傳感土工格柵中的電極和線路；

7、(3)在鋪設(shè)好自傳感土工格柵后，將自傳感土工格柵的線路連接數(shù)據(jù)采集儀(6)，數(shù)據(jù)采集儀(6)位于道路兩側(cè)；

8、(4)自傳感土工格柵連接好數(shù)據(jù)采集儀(6)后，使用路基填料先均勻的填筑100mm，然后進(jìn)行大規(guī)律填筑。

9、(5)數(shù)據(jù)采集儀(6)讀取高密度聚乙烯和炭黑聚合物(1.1和1.2)的數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，根據(jù)自傳感土工格柵的變形計(jì)算得出公路路基的三維變形。

10、有益效果：本發(fā)明以高密度聚乙烯和炭黑聚合物(1.1和1.2)，高密度聚乙烯(2)，電極(3.1和3.2)，導(dǎo)線(4)，數(shù)據(jù)線(5)，數(shù)據(jù)采集儀(6)等部件組成，運(yùn)用自傳感土工格柵變形原理計(jì)算出測(cè)試點(diǎn)的三維變形，減少了傳統(tǒng)變形沉降監(jiān)測(cè)精度不高，且監(jiān)測(cè)的儀器成本低，不需要人工去測(cè)量，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。測(cè)試設(shè)備安裝操作簡(jiǎn)單、可大范圍布置、長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸、節(jié)約監(jiān)測(cè)成本、測(cè)試結(jié)果精確度高、符合可持續(xù)發(fā)展的理念，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種用于監(jiān)測(cè)公路路基三維變形的測(cè)試設(shè)備及其應(yīng)用方法，其特征在于所述的測(cè)試設(shè)備包括：高密度聚乙烯和炭黑聚合物(1.1和1.2)，高密度聚乙烯(2)，電極(3.1和3.2)，導(dǎo)線(4)，數(shù)據(jù)線(5)，數(shù)據(jù)采集儀(6)；在高密度聚乙烯(2)上下布置高密度聚乙烯和炭黑聚合物(1.1和1.2)，在高密度聚乙烯和炭黑聚合物(1.1和1.2)上布置電極(3.1和3.2)，電極(3.1和3.2)通過(guò)導(dǎo)線(4)和數(shù)據(jù)線(5)與數(shù)據(jù)采集儀(6)連接，將上述結(jié)構(gòu)橫豎組合成自傳感土工格柵(7)，將自傳感土工格柵(7)布設(shè)在公路路基中，數(shù)據(jù)采集儀(6)讀取高密度聚乙烯和炭黑聚合物(1.1和1.2)的數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于監(jiān)測(cè)公路路基三維變形的測(cè)試設(shè)備及其應(yīng)用方法，其特征在于，高密度聚乙烯(2)上下相鄰高密度聚乙烯和炭黑聚合物(1.1和1.2)，高密度聚乙烯和炭黑聚合物(1.1和1.2)的厚度為1mm，高密度聚乙烯(2)的厚度為4mm，組合成的自傳感土工格柵(7)厚度為6mm，單條自傳感土工格柵的寬度為18mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于監(jiān)測(cè)公路路基三維變形的測(cè)試設(shè)備及其應(yīng)用方法，其特征在于，高密度聚乙烯和炭黑聚合物(1.1和1.2)中炭黑與高密度聚乙烯重量的比值為49％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于監(jiān)測(cè)公路路基三維變形的測(cè)試設(shè)備及其應(yīng)用方法，其特征在于，電極(3.1和3.2)為銅金屬材料，電極(3.1和3.2)等距布置在高密度聚乙烯和炭黑聚合物(1.1和1.2)上，電極(3.1和3.2)之間的間距為40mm，電極(3.1和3.2)的厚度為0.2mm，寬度為2mm，長(zhǎng)度為18mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于監(jiān)測(cè)公路路基三維變形的測(cè)試設(shè)備及其應(yīng)用方法，其特征在于，數(shù)據(jù)采集儀(6)以20hz的頻率讀取高密度聚乙烯和炭黑聚合物(1.1和1.2)的數(shù)據(jù)。

6.一種用于監(jiān)測(cè)公路路基三維變形的測(cè)試設(shè)備及其應(yīng)用方法，其特征是包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于監(jiān)測(cè)公路路基三維變形的測(cè)試設(shè)備及其應(yīng)用方法，其特征是，所述步驟(5)中，公路路基的變形計(jì)算公式為；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公布了一種用于監(jiān)測(cè)公路路基三維變形的測(cè)試設(shè)備及其應(yīng)用方法，該測(cè)試設(shè)備主要由以下組成：在高密度聚乙烯上下布置高密度聚乙烯和炭黑聚合物，在高密度聚乙烯和炭黑聚合物上布置電極，電極通過(guò)導(dǎo)線和數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集儀連接。該測(cè)試設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方法主要為：首先，在公路路基鋪設(shè)自傳感土工格柵的位置平整場(chǎng)地，使鋪設(shè)的位置保持水平；其次，將自傳感土工格柵鋪滿(mǎn)整個(gè)路基，并將傳感土工格柵的線路連接數(shù)據(jù)采集儀；最后，數(shù)據(jù)采集儀讀取高密度聚乙烯和炭黑聚合物的數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，根據(jù)自傳感土工格柵的變形計(jì)算得出公路路基的三維變形。該測(cè)試技術(shù)對(duì)于高速公路改擴(kuò)建工程的三維變形監(jiān)測(cè)具有安裝操作簡(jiǎn)單、測(cè)試結(jié)果精確度高、遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸、節(jié)約監(jiān)測(cè)成本顯著等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：王才進(jìn),謝良甫,胡雪玲,秦?fù)碥?張濤,李康,劉學(xué)軍,李?lèi)?馬莉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：新疆大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10