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专利号: 202211420173X
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种能够监测内部土体接触状态的吸力式基础,其特征在于,所述吸力式基础包括桶形壳体和用于监测内部土体接触状态的监测装置;

所述桶形壳体设置有相连通的滑动槽和监测腔;

所述监测装置包括弹力件、监测件和接触件,所述监测件设置于所述监测腔的顶端,所述弹力件安装于所述监测腔,且所述弹力件上端连接所述监测件,所述弹力件的下端连接所述接触件;

所述接触件与所述滑动槽相配合,且所述接触件与土体表面相接触并能够沿所述滑动槽由所述桶形壳体内壁底端移动至顶端,以实现对土体接触状态的全过程实时监测。

2.如权利要求1所述的一种能够监测内部土体接触状态的吸力式基础,其特征在于,所述桶形壳体还包括竖直设置于所述桶形壳体内壁的加强筋,所述加强筋设置有所述滑动槽和所述监测腔;

所述弹力件包括第一弹力件和第二弹力件,所述接触件包括下部接触件和上部接触件,且所述第一弹力件与所述下部接触件相连接,所述第二弹力件与所述上部接触件相连接;

所述下部接触件能够在土体抵推作用下由所述桶形壳体底端移动至预设高度,所述上部接触件能够在土体抵推作用下由所述预设高度移动至所述桶形壳体内部顶壁。

3.如权利要求2所述的一种能够监测内部土体接触状态的吸力式基础,其特征在于,所述监测件、所述第一弹力件、所述下部接触件以及所述加强筋组成一个下部监测单元;

所述下部接触件包括滑动件、第一定位件和连接件,所述滑动件位于所述监测腔且与所述第一弹力件相连接,所述第一定位件位于所述加强筋外,所述连接件与所述滑动槽相配合且分别与所述滑动件和所述第一定位件相连接。

4.如权利要求3所述的一种能够监测内部土体接触状态的吸力式基础,其特征在于,所述监测件、所述第二弹力件、所述上部接触件以及所述加强筋组成一个上部监测单元;

所述上部接触件包括滑动舱和与所述滑动舱顶端相连接的第二定位件,所述滑动舱的高度与所述预设高度相等,所述第二定位件部分位于所述加强筋外,所述滑动舱位于所述监测腔且所述滑动舱具有顶端开口的空腔,所述第二弹力件底端经由所述开口与所述滑动舱底部相连接。

5.如权利要求4所述的一种能够监测内部土体接触状态的吸力式基础,其特征在于,所述上部监测单元与所述下部监测单元均为多个且数量相等,多个所述下部监测单元相对于所述吸力式基础的中心线对称设置,多个所述上部监测单元相对于所述吸力式基础的中心线对称设置。

6.如权利要求1所述的一种能够监测内部土体接触状态的吸力式基础,其特征在于,所述弹力件为弹簧,所述弹簧在自由垂直状态下的长度与所述监测腔的长度相等。

7.如权利要求2所述的一种能够监测内部土体接触状态的吸力式基础,其特征在于,所述加强筋为两端封闭的半圆柱壳体。

8.一种土体接触状态的监测方法,应用于如权利要求1所述的一种能够监测内部土体接触状态的吸力式基础,其特征在于,至少包括以下阶段:初始阶段:将所述监测装置与所述桶形壳体进行组装;

沉贯阶段:获取所述监测件的初始承载数据;

对吸力式基础进行沉贯安装,所述接触件位于土体表面并随着沉贯深度的增加而相对于所述桶形壳体上升,所述监测件反馈实时承载数据,根据所述实时承载数据判断所述桶形壳体与土体的接触状态,直至所述桶形壳体内部顶壁与土体相接触;

服役阶段:所述桶形壳体内部顶壁持续与土体接触,同时所述接触件持续接触土体表面,所述监测件反馈实时承载数据,根据所述实时承载数据确定土体接触状态;

回收阶段:所述桶形壳体内部顶壁与所述土体相脱离,同时所述接触件脱离土体表面,所述监测件反馈实时承载数据,根据所述实时承载数据确定土体脱离状态。

9.如权利要求8所述的一种土体接触状态的监测方法,其特征在于,所述桶形壳体还包括竖直设置于所述桶形壳体内壁的加强筋,所述加强筋设置有所述滑动槽和所述监测腔;

所述弹力件包括第一弹力件和第二弹力件,所述接触件包括下部接触件和上部接触件,且所述第一弹力件与所述下部接触件相连接,所述第二弹力件与所述上部接触件相连接;所述监测件、所述第一弹力件、所述下部接触件以及所述加强筋组成一个下部监测单元,所述监测件、所述第二弹力件、所述上部接触件以及所述加强筋组成一个上部监测单元;所述桶形壳体内部的高度为L,所述下部监测单元的监测深度范围为 ,所述上部监测单元的监测深度范围为 ;

在沉贯阶段,所述下部监测单元的接触深度计算公式为:

其中, 为所述下部接触件相对于所述桶形壳体的移动距离,且 ;为沉

贯安装过程中,所述桶形壳体内壁与土体接触深度在 时,所述监测件的实时承载数据, 为所述监测件的初始承载数据, 为所述第一弹力件的劲度系数;

在沉贯阶段、服役阶段以及回收阶段,所述上部监测单元的接触深度计算公式为:

其中, 为所述上部接触件相对于所述桶形壳体的移动距离,且 ; 为

沉贯安装过程中,所述桶形壳体内壁与土体接触深度在 时,所述监测件的实时承载数据, 为所述上部接触件位于 时,所述监测件的初始承载数据,为所述第二弹力件的劲度系数。

10.如权利要求9所述的一种土体接触状态的监测方法,其特征在于,所述吸力式基础进入服役阶段或回收阶段时,根据接触深度判断所述桶形壳体内壁与土体的接触状态,当时,所述桶形壳体内部顶壁与所述土体相接触;当 时,所述桶形壳体内部顶壁与所述土体相分离。