[发明专利]一种基于电位信号的桩基无损实时检测系统及方法

权利要求书

1.一种基于电位信号的桩基无损实时检测系统，其特征在于：包括支盘桩、电极片、加载装置、电位监测系统；所述加载装置包括千斤顶、反力梁、土体、加载箱体；所述电极片均匀布置在支盘桩表面，所述支盘桩位于加载箱体内部，并垂直于加载箱体底部放置，所述土体置于加载箱体内部，使支盘桩固定在加载箱体中并且土体高度低于支盘桩顶端；所述千斤顶的顶端在反力梁的下方，千斤顶的基底置于支盘桩顶端，千斤顶和支盘桩之间放置绝缘纸，千斤顶通过加载装置的反力梁将静载施加到支盘桩的顶端；所述反力梁与加载箱体固定连接，所述电极片通过电极连接线与电位监测系统相连；

所述电位监测系统，执行以下操作：

采集被赋予应力的支盘桩表面电位数据，将获取的支盘桩表面电位数据作为正常沉降情况下桩基与土体摩擦产生的摩擦效应的电位值；

获得稳定的表面电位值后，实时采集不同静载应力条件下的支盘桩表面电位数据；

对支盘桩在受载过程中的电位信号的变化进行实时分析，当电位信号波动超过一定范围，表示桩基产生损坏；

对支盘桩表面不同电位通道的电位信号与桩基的破坏部分进行对应分析；对比监测到的支盘桩表面电位的变化曲线分析地下桩基的损坏情况。

2.根据权利要求1所述的一种基于电位信号的桩基无损实时检测系统，其特征在于：在电极片和支盘桩接触面放置导电胶。

3.根据权利要求1所述的一种基于电位信号的桩基无损实时检测系统，其特征在于：在电极片裸露的外表面覆盖绝缘垫片，绝缘垫片完全覆盖电极片，通过热熔胶将两者一并固定在支盘桩表面，热熔胶与支盘桩完全密闭接触。

4.根据权利要求1所述的一种基于电位信号的桩基无损实时检测系统，其特征在于：所述土体的颗粒粒径不超过30mm。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种基于电位信号的桩基无损实时检测系统，其特征在于：所述千斤顶采用液压千斤顶，包括顶头，与顶头连接的油缸以及控制油缸的液控。

6.基于权利要求1所述的检测系统实现的一种基于电位信号的桩基无损实时检测试验方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一，使用钢筋混凝土浇筑制作支盘桩，在支盘桩表面布置电极片，将支盘桩与经过筛选的土体固定，完成检测系统的连接；

步骤二，赋予支盘桩初始应力，采集支盘桩表面电位数据，将获取的支盘桩表面电位数据作为正常沉降情况下桩基与土体摩擦产生的摩擦效应的电位值；

步骤三，获得稳定的表面电位值后，赋予支盘桩静载应力，实时采集不同静载条件下的支盘桩表面电位数据；

步骤四，对支盘桩在受载过程中的电位信号的变化进行实时分析，当电位信号波动超过一定范围，表示桩基产生损坏；

步骤五，重复步骤三～步骤四，进一步改变静载值进行试验，试验结束后将支盘桩取出，对支盘桩表面不同电位通道的电位信号与桩基的破坏部分进行对应分析；对比监测到的支盘桩表面电位的变化曲线分析地下桩基的损坏情况。

7.根据权利要求6所述的一种基于电位信号的桩基无损实时检测试验方法，其特征在于：所述步骤一，按照标准配置混凝土，在预先制作好的模具中放入钢筋进行混凝土浇筑，制作得到支盘桩，将制作好的支盘桩养护n天；所述混凝土按照C40级别配置，骨料直径不超过10mm。

8.根据权利要求6或7所述的一种基于电位信号的桩基无损实时检测试验方法，其特征在于：所述步骤三，赋予支盘桩静载应力，实时采集不同静载条件下的支盘桩表面电位数据，其中每一级应力为1MPa，保持一分钟，然后增加1MPa继续施加应力，模拟不同静载条件下桩基的损伤情况，根据实验条件对静力分级进行调整。

9.基于权利要求1所述的检测系统实现的一种基于电位信号的桩基无损实时检测方法，其特征在于：具体实施步骤如下：

结合现场检测的实际条件，在被检测桩基的不同部位的外表面粘贴带有一定长度的连接线的电极片；电极片和桩基接触面放置导电胶；在电极片裸露的外表面覆盖绝缘垫片，绝缘垫片完全覆盖电极片及其与连接线的焊点，并通过热熔胶将两者一并固定在桩基表面，且热熔胶与桩基完全密闭接触；通过电极连接线，将电极片与电位监测系统相连，实现基于电位信号的现场桩基实时监测；最后根据监测到的桩基表面电位信号变化规律评估出被测桩基的稳定性及损伤情况，包括是否产生损伤及破坏、产生损伤的位置、损伤程度。