1.一种桩周土体刚度原位监测方法,该监测方法包括以下步骤:
步骤1:安装调试设备,
对原状土剪切波速测试设备进行组装、调试,确定激发信号、频率和传播距离,并测试原状土剪切波速测试设备、5g信号传输是否能正常工作;
步骤2:确定测点位置,
对风机桩周土体进行测试,在水平方向着重考虑4倍桩径范围内的土体刚度变化,以桩径d为间距布置测点,同时在自由场布设1个测点作为对照;每个测点沿桩埋深方向,根据初始测量地基土体特性布置竖向测点,每层土体至少布置2个竖向测点;
步骤3:现场原位测试,
通过原状土剪切波速测试设备一周一次对风机桩周土体刚度进行原位测试,如遇到偶然灾害时,提高对灾后桩周土体测试频率,每次测试时记录采集日期;
步骤4:归纳建模,
所述原状土剪切波速测试设备在工作时产生相关的数据,通过5g基站将数据传至远程数据接收站,所述数据接收站再将剪切波速和测点位置信息传输到数据处理pc,所述数据处理pc对桩周测点的现场数据进行初步分析,并传输至管理终端;管理终端处理、显示与存储桩周土体刚度的三维时空模型,并通过云服务器存储数据。
2.根据权利要求1所述的监测方法,其特征在于,所述原状土剪切波速测试设备沿竖向等间距布置多组弯曲元传感器,能原位测试竖向不同深度的剪切波速信息,同时能获得不同竖向测点的深度位置信息和水平位置信息;
数据处理pc结合gps高程信息和gps至每组弯曲元传感器的距离,计算得到每组弯曲元传感器的深度位置信息;根据前期的安装调试确定同组弯曲元传感器3的发射端与接收端之间的距离l(t),然后根据
进而归纳存储数据为每个桩号对应的采集日期测得的不同水平和竖向测点位置采集的各测点的剪切波速数据,包括的关键信息为桩号、采集日期、测点水平位置、竖向测点位置、各测点的剪切波速,并按照上述的关键信息进行存储,数据处理pc与远程管理终端通信;
所述管理终端获得数据处理pc归纳存储桩号的相关数据后,再结合土样密度ρ,按照g(t)=ρ·v2(t)计算出不同测点位置各组弯曲元传感器的剪切模量,不同土层的土样密度不同,由前期实验确定;以剪切模量、测点水平位置、竖向测点位置、采集日期、桩号这些数据信息建立土体刚度的三维时空模型,实现数据可视化。
3.根据权利要求1所述的监测方法,其特征在于,所述自由场处的土认为是不受桩基扰动的,土体刚度基本不受影响,设置对照测点用于评价桩周土体刚度受扰动程度,所有测点在水平面内均沿桩周方向均匀分布,测点呈圆周辐射状分布,同一半径上的测点为一组,相邻组测点之间的夹角为45°。
4.根据权利要求1所述的监测方法,其特征在于,通过三维时空模型直观分析桩周土体刚度的变化,从而指导风机的稳定性分析;通过比较自由场处土体刚度与桩周影响范围内土体刚度来评价影响范围内土体的受扰动程度。
5.一种原状土剪切波速测试设备,包括信号发生器、示波器、数据采集器和探杆;其特征在于,所述探杆包括横向固定杆和竖向固定杆,横向固定杆用于调节两侧竖向固定杆的间距并保证竖向固定杆在同一平面内;所述横向固定杆中间固定设置有gps定位模块,gps定位模块用于确定现场测点的位置信息;所述gps定位模块集成有微功率无线通信功能,能将位置信息实时传输至数据采集器;
所述竖向固定杆包括两个对半,两个对半上端与横向固定杆连接成一个整体,两个对半安装在横向固定杆上后,横向固定杆保持水平,且两个对半高度相等;
每个对半沿高度方向上等间距设置有多个螺丝孔,螺丝孔用于安装弯曲元传感器,在每个对半的轴线上开设有电缆线槽,在对半的外表面沿高度方向设置有刻度尺,通过刻度尺能够直接读取不同组弯曲元传感器之间的竖直距离;
两个对半上的同高度的两个弯曲元传感器为一组,一组弯曲元传感器中一个为接收弯曲元传感器,一个为发射弯曲元传感器;每组弯曲元传感器的发射弯曲元传感器通过布置在电缆槽内部的相应电缆与信号发生器连接,信号发生器再与示波器连接,该组的接收弯曲元传感器通过布置在电缆槽内部的电缆直接与示波器连接;
示波器连接数据采集器,数据采集器再通过无线模块将采集的相关信息向外传输;
竖向固定杆底部装配有锥入锤,锥入锤和竖向固定杆通过螺丝连接。
6.根据权利要求1所述的原状土剪切波速测试设备,其特征在于,在每个弯曲元传感器安装位置的上下竖向固定杆上均固定设置有传感器保护器,在探杆锥入土体的过程中保护弯曲元传感器不受损坏。
7.一种桩周土体刚度原位测试系统,其特征在于,该测试系统使用权利要求4或6所述的原状土剪切波速测试设备,还包括5g基站、数据接收站、数据处理pc以及管理终端。
8.根据权利要求7所述的桩周土体刚度原位测试系统,其特征在于,原状土剪切波速测试设备考虑4倍风机桩径范围内的土体刚度变化,以d为间距布置测点,同时在自由场布设1个测点作为对照;每个测点沿桩埋深方向,根据初始测量地基土体特性布置竖向测点,每层土体至少布置2个竖向测点;
所述数据采集器还包括壳体,信号发生器、示波器、蓄电池均固定在壳体内;所述壳体顶部固定设置有太阳能电池、5g天线;所述太阳能电池能对蓄电池进行充电,太阳能电池和蓄电池共同为整个原状土剪切波速测试设备供电;
所述信号发生器生成波形信号,通过弯曲元传感器发射端激发,弯曲元传感器接收端接收土体传来的剪切波,并将其转化为电信号,波形信号和电信号均传递到示波器上进行显示和存储;
所述示波器连接至数据采集器,数据采集器再通过5g天线将测点的位置信息和测试数据实时传输至数据接收站;
所述5g基站安装在风机上,接收风机周边各个测点的数据;所述数据接收站接收5g基站现场的数据后再传输至数据处理pc,数据处理pc对现场数据进行整理归纳处理后送至远程管理终端,实现远程现场监测和进度跟踪;
所述管理终端,用于处理、显示与存储桩周土体刚度的三维时空模型;
管理终端与云服务器通信,通过云服务器将各个测点的信息和数据进行存储,建立数据库;
云服务器还与移动辅助设备通信,移动辅助设备通过云服务器共享数据模型信息,移动辅助通信设备通过云服务器对管理终端同步的模型数据进行基础操作和分析。
9.一种桩周土体刚度原位测试系统,其特征在于,该测试系统利用权利要求1-4任一所述的监测方法进行测试。