[发明专利]土石结构体材料性态转移辨识系统及方法

说明书

本发明公开了一种土石结构体材料性态转移辨识系统，包括载纤钢桶，所述载纤钢桶的中心设有内穿芯槽，在载纤钢桶内沿内穿芯槽的中心圆周分布有至少三个温感孔，温感孔内安装有温度监测用传感光纤，在载纤钢桶的外表面圆周分布有至少三个应变装夹装置，应变装夹装置上装夹有应变感测部件。本发明基于单元体层面性态监测装置的本体和层面材料差异性等对温度应变产生影响的等效温度线膨胀系数、比热等参数确定的方法，大大提高了监测的能力，极好地满足了实际土石结构性态诊断的需求，对当前土石结构性态健康监测探究提供了重要的保障，在降低监测成本、提高监测精度及提升工程实用化能力等方面具有突出优势。

技术领域

本发明涉及土石结构体材料性态转移辨识系统及方法，属于结构体安全健康监测领域。

背景技术

关于土石结构温度场变化规律及变温场对土石体结构性态的影响问题越来越受重视，土石结构层面和本体结合部作用机理问题较为突出，有关土石结构温度场及其对土石结构作用效应影响的研究仍是业内研究的一个重要的课题。

土石结构主要受水压荷载、温度荷载等因素的作用产生各种效应，这些效应除了受荷载影响，也与土石结构的物理力学参数有着紧密的联系。土石结构因其层层施工的特点，存在大量的碾压层，层面的弹性模量、温度线膨胀系数等物理力学参数与本体存在差异。

研究表明土石结构由于层面与本体温度线膨胀系数、比热等材料特性参数存在差异，土石结构在温度变化作用下在层面方向和垂直于层面方向产生应变增量，影响土石结构温度应力和温度应变。此外，因层面和本体的温度线膨胀系数不同，它们在竖向和横向的自由膨胀也就不同，本体和层面间也会产生接触附加应力。

目前，现有文献研究通过建立薄片模型，应用材料力学方法，推求出层面与本体由于不同线膨胀系数、弹性参数等引起的微观应力，预测了能综合反映层面对温度应变影响的水平向和竖向等效线膨胀系数，但现有的研究中没有从能量守恒的角度对材料特性参数等效进行分析，分析结果的合理性有待商榷。

基于上述背景，本发明专利突破传统意义上土石结构材料特性参数的辨识方法，提出了基于单元体层面性态监测装置的本体和层面材料差异性等对温度应变产生影响的等效温度线膨胀系数、比热等参数确定的方法，最大程度地实现了真实情况下监测土石结构体的服役性态。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种土石结构体材料性态转移辨识系统及方法，基于单元体层面性态监测装置的本体和层面材料差异性等对温度应变产生影响的等效温度线膨胀系数、比热等参数确定的方法，大大提高了监测的能力，极好地满足了实际土石结构性态诊断的需求，对当前土石结构结构性态健康监测探究提供了重要的保障，在降低监测成本、提高监测精度及提升工程实用化能力等方面具有突出优势。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的土石结构体材料性态转移辨识系统，包括载纤钢桶，所述载纤钢桶的中心设有内穿芯槽，在载纤钢桶内沿内穿芯槽的中心圆周分布有至少三个温感孔，温感孔内安装有温度监测用传感光纤，在载纤钢桶的外表面圆周分布有至少三个应变装夹装置，应变装夹装置上装夹有应变感测部件。

作为优选，所述应变感测部件包含固定在载纤钢桶上的安装凸台，安装凸台上设有卡纤孔，卡纤孔内安装有应变监测用传感光纤。

作为优选，所述温感孔有四个，沿内穿芯槽的中心圆周均布。

作为优选，所述应变感测部件有四个，沿载纤钢桶的中心圆周均布。

一种上述的土石结构体材料性态转移辨识系统的辨识方法，包括以下步骤：

第一步，在温感孔内布设温度监测用传感光纤；

第二步，基于待监测体中骨架的位置与尺寸，配备内穿芯槽，待内穿芯槽配置到待测土石结构内的布设路线中，基于布设路线，将配置好的载纤钢桶埋设到待测土石结构中，完成单元体层面性态监测装置的布设与安装；