[发明专利]测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的系统及方法

说明书

本发明提供了一种测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的系统及方法，包括：连接板(1)、滑块(2)、电容屏(3)、电容笔(4)、保护罩(5)；其中：滑块(2)的第一端面与土体接触，滑块(2)的第二端面与电容笔(4)紧固连接；电容笔(4)底部的尖端与电容屏(3)电接触；电容屏(3)与所述连接板(1)紧固连接；保护罩(5)设置在连接板(1)与滑块(2)之间，用以形成容纳电容屏、电容笔的空间；当测量土与地下结构之间发生相对滑移时，电容笔底部的尖端与电容屏之间发生相对滑动，从而测出土与地下结构动态相对滑移时程和路径。本发明中的系统统结构简单，检测操作方便，量程大，防水和隔土性能好，精确度高。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体地，涉及测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的系统及方法。

背景技术

随着我国社会经济的快速发展，对城市地下空间的开发需求越来越大。隧道、地铁工程能大大缓解交通压力，改善出行条件，城市地下综合管廊能高效的利用地下空间，有利于管道的维修和集约化管理，等等。对于地下工程结构特别是地下生命线工程的防灾减灾抗震性能研究具有十分重要的社会和经济意义。地震或其他水平动力作用引起土与地下工程结构产生相对滑移，土与结构接触面相对滑移量是反映土与地下工程结构相互作用的重要指标，在模拟地震振动台试验和其他相关动力测试中，对土和地下工程结构接触面相对动态滑动位移的测量是深入研究和探索地下结构地震响应机理的重要手段，以此可以了解土与结构接触面的破坏状况和相对动态滑移规律。

目前，国外仅有日本学者进行了唯一一次设计，但是它构造复杂，制作要求高，需要在结构模型上开槽，难以在管壁较薄的试验模型结构上实现。

国内对土体滑移量测量的类似传感器仅有“土与地下结构接触面土体滑移动态测量传感器(申请号200810032775.1，公开号CN10216366A)”公开了一种利用角位移传感器和滑轮方式测量土与地下结构接触面土体动态滑移的位移传感器。但是，这种方法在实际使用过程中不能保证传感器与地下结构表面保持紧密接触，若传感器底部滑轮脱离接触面则该传感器无法正常工作；另外该方法无法测量除接触面为平面以外的其他情况，如接触面为曲面或其他不规则界面。

国内针对地下土体位移测量的相关传感器有“土体内部位移测量装置及其测量方法(申请号201010039640.5，公开号CN101749996A)”，但其仅限于测量土体内部自身的竖向位移，如土体内某一点处的沉降量，不适用于测量土与地下结构接触面切向的相对滑动位移。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的系统及方法。

第一方面，本发明提供一种测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径的系统，包括：连接板、滑块、电容屏、电容笔、保护罩；其中：

所述滑块的第一端面与土体接触，所述滑块的第二端面与所述电容笔紧固连接；所述电容笔底部的尖端与所述电容屏电接触；所述电容屏与所述连接板紧固连接；所述保护罩设置在所述连接板与滑块之间，用以形成容纳所述电容屏、电容笔的空间；当测量土与地下结构之间发生相对滑移时，所述电容笔底部的尖端与所述电容屏之间发生相对滑动，从而生成反映所述测量土与地下结构之间发生相对滑移的电信号，所述电信号用于换算所述测量土与地下结构动态相对滑移时程和路径。

可选地，所述保护罩为柱状中空结构，所述保护罩的一端与所述连接板的上端面紧固连接，所述保护罩的另一端与所述滑块的第二端面接触连接。其中，保护罩可以起到容纳传感器并隔绝土体的作用。为了测得土体与地下结构接触面切向的滑移量，在实际应用中，要求所述保护罩(5)的高度和体积应尽量小。

可选地，所述滑块的第一端面上设置有十字形凸起结构。