一种深层饱和土层中振动传播的检测装置及方法与流程

技术特征：
1.一种深层饱和土层中振动传播的检测装置，其特征在于，包括压力室、滑动电阻器系统及电流测量系统；所述压力室由压力仓(1)、带孔盖板(2)、刚性透水石(3)、橡胶膜(4)组成；所述压力仓(1)为上部开口的中空圆桶形且其底部带有可密封的导线孔(24)，所述带孔盖板(2)及橡胶膜(4)为与压力仓(1)开口相匹配的倒圆桶形，所述刚性透水石(3)为圆柱体；所述带孔盖板(2)安装于压力仓(1)开口处，刚性透水石(3)和橡胶膜(4)依次置于带孔盖板(2)和压力仓(1)之间；所述滑动变阻器系统安装于压力室内部，即压力仓(1)内腔中；所述滑动变阻器系统由传力轴(6)、金属滑块(7)、金属片(8)、电阻丝(9)、负极连接头(10)、正极连接头(11)、导轨支撑a(12)、导轨支撑b(13)、绝缘体(15)、金属导轨(16)及螺栓(14)组成；所述绝缘体(15)两端分别设有导轨支撑a(12)、导轨支撑b(13)，该绝缘体(15)一侧通过导轨支撑b(13)下端与压力仓(1)通过螺栓(14)连接；所述电阻丝(9)缠绕于绝缘体(15)表面，电阻丝(9)一端与负极连接头(10)连接，负极连接头(10)与导轨支撑b(13)位于同一侧，另一端做绝缘处理；所述金属导轨(16)穿过金属滑块(7)底部与其活动连接，金属导轨(16)左右两端分别与导轨支撑b(13)、导轨支撑a(12)的上端固定连接，且所述正极连接头(11)通过导轨支撑a(12)的上端与金属导轨(16)连接；所述传力轴(6)一端与金属滑块(7)固定连接，另一端通过胶水与橡胶膜(4)中心点连接，金属滑块(7)前后两侧各设有一个金属片(8)；所述电流测量系统由电源(18)、电流表(20)、保护电阻(22)及若干导线组成；所述电源正极通过导线(19)与电流表(20)正极相连，电流表(20)负极通过导线(21)与保护电阻(22)相连；所述保护电阻(22)通过导线(23)穿过导线孔(24)与正极连接头(11)连接，所述电源(18)负极通过导线(17)穿过导线孔(24)与负极连接头(10)连接。2.根据权利要求1所述的一种深层饱和土层中振动传播的检测装置，其特征在于，压力仓(1)外径小于带孔盖板(2)内径，使带孔盖板(2)旋拧在压力仓(1)上；所述压力仓(1)外径和高度比在5-10之间。3.根据权利要求2所述的一种深层饱和土层中振动传播的检测装置，其特征在于，所述带孔盖板(2)板面均匀分布多个贯通细小孔洞，孔洞渗透系数大于土层渗透系数和刚性透水石(3)渗透系数；所述刚性透水石(3)直径与压力仓(1)外径相同，其渗透系数大于土层渗透系数；所述橡胶膜(4)形状为圆桶形，内径与压力仓(1)外径相同，可套在压力仓(1)开口处。4.根据权利要求1所述的一种深层饱和土层中振动传播的检测装置，其特征在于，所述金属片与电阻丝接触。5.采用权利要求1至4任一项所述装置的检测方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)安装滑动变阻器系统于压力仓，将导线分别与负极连接头、正极连接头连接，然后将导线与电流测量系统连接，导线连接完毕后将压力仓导线孔密封；(2)将金属滑块移至绝缘体正极连接头端，将橡胶膜盖在压力仓上，确保传力轴与橡胶膜及金属滑块连接牢固，此时有效电阻长度为l0；(3)将刚性透水石和带孔盖板依次置于橡胶膜上，要求外部液体仅能透过带孔盖板上
孔洞和刚性透水石，不能渗透入压力室内部；(4)将安装有滑动变阻器系统的压力室放置于所需检测的位置，饱和土层中孔隙水压力透过带孔盖板上孔洞和刚性透水石作用于橡胶膜上，橡胶膜上由于压力作用向压力仓内部变形，传力轴将橡胶膜的应力和应变传力给金属滑块，使得金属滑块带动金属片沿着金属导轨运动，当橡胶膜张力和孔隙水压力平衡时，滑块停止运动，有效电阻长度变为l1，此时电流为一定值；(5)当城市地下轨道交通运行时，列车产生的振动在周边土体中传播，当传播到检测点时，根据土力学知识，振动会引起的土体弹性变形，使得土中孔隙水压力增大，因此，压力室外部压力会增大，破坏平衡状态，此时，橡胶膜在孔隙水压力的作用下会继续产生变形，促使金属滑块带动金属片沿着金属导轨向着导轨支撑b端位移，电阻有效长度由l1变为l2，电阻值减小，电流值变大；当振动消失，土体弹性变形恢复，孔隙水压力消散，橡胶膜回复平衡状态，电流值则变为初始状态；(6)可根据实际情况设置多个测点，用于测量振动传播范围及振动削弱规律。6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，步骤(1)中所述导线长度根据压力室埋深实际情况设定。7.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，步骤(4)中所述橡胶膜变形带动传力轴位移，进而通过传动轴推动金属片沿着金属导轨运动，橡胶膜变形量不超过金属片的最大行程范围。

技术总结
本发明公开了一种深层饱和土层中振动传播的检测装置及方法。本发明所述检测装置包括压力室、滑动电阻器系统及电流测量系统，所述滑动变阻器系统安装于压力室内部，即压力仓内腔中；本发明通过将安装有滑动变阻器系统的压力室放置于所需检测的位置，饱和土层中孔隙水压力透过带孔盖板上孔洞和刚性透水石作用于橡胶膜上，当振动在周边土体中传播到检测点时，振动会引起的土体弹性变形，使得土中孔隙水压力增大，因此，压力室外部压力会增大，破坏平衡状态。本装置可实现滑动变阻器系统电阻随孔隙水压力变化而变化，通过观察电流的变化即可了解振动传播的影响范围；且本装置只需埋置于深层饱和土体中，无需考虑传统振动测量中的方向问题。方向问题。方向问题。


技术研发人员：郭建祥 魏晓斌 孙正华
受保护的技术使用者：江苏省建筑工程质量检测中心有限公司
技术研发日：2022.10.20
技术公布日：2023/2/23