[发明专利]基于跨孔雷达成像的地下连续墙模型试验系统

说明书

本发明公开了基于跨孔雷达成像的地下连续墙模型试验系统，包括：可视化水箱、可视化模型箱和数据自动采集装置，所述可视化模型箱放置于可视化水箱内，该可视化水箱与可视化模型箱之间的腔体中填水，用于模拟连续墙及周围的填土；所述可视化模型箱内放置有钢丝笼，PVC测管，在钢丝笼与可视化模型箱内壁之间填充丙二酸二甲酯，用于模拟连续墙混凝土及内部配筋；在所述可视化水箱上固定有数据自动采集装置，用于控制跨孔雷达天线的移动，同时采集数据。本系统实现了跨孔雷达测试过程的可视化，通过雷达天线的自动激发与自动移动的结合联动，解决了在雷达测量道数较多时，手动进行雷达天线的移动与激发时存在的不便、不精确性问题。

技术领域

本发明属于地下结构检测技术领域，具体涉及基于跨孔雷达成像的地下连续墙模型试验系统。

背景技术

国内城市化进程的逐步加快，伴随着地表土地资源的日渐减少，地下空间的开发规模逐渐增大，地下结构施工所开挖的基坑深度也逐渐加深，同时基坑周围的地质条件复杂多变，为保证施工的安全性和质量，需要严格控制基坑的变形。在此前提下，地下连续墙由于具有刚度大、整体性好、变形小、对周围环境扰动较小等优点，成为一种常用的基坑支护方式。然而，地下连续墙结构较为复杂，再加上地质情况多变，施工水平参差不齐等诸多不利因素，导致地下连续墙在施工中经常出现裂缝、夹泥、空洞、接头开裂等缺陷，严重影响基坑施工以及周边环境安全。跨孔雷达法可以在连续墙成型前对墙内缺陷进行探测，并对探测到的墙体缺陷部位进行修补。但是，由于无法得到墙体内缺陷实际形状，所以目前对于跨孔雷达探测连续墙内缺陷的成像规律尚未进行完全且深入的研究，需要在实验室内进行模型试验。

目前常用的室内试验连续墙模型制作方法主要为现浇混凝土模型，在提前搭建好的模板内放置钢筋笼和PVC测管，并在钢筋笼上固定缺陷模型，然后浇筑混凝土，养护一段时间，直至达到试验要求，模型一般为等比例缩尺设计。在混凝土养护结束后，将跨孔雷达的发射天线和接收天线分别放入PVC测管内进行测试。但该方法的局限性在于：首先，混凝土模型在制作过程中由于振捣不充分等原因，可能产生设计之外的内部缺陷，干扰雷达探测预制的缺陷模型。其次，在当前缺陷工况试验完成后，混凝土模型内的缺陷模型无法进行更换。若要测量新的缺陷工况，只能再浇筑新的混凝土模型。

发明内容

本发明目的在于简化研究跨孔雷达探测地下连续墙缺陷成像规律的试验过程，保证试验精度，提供一种基于跨孔雷达成像的地下连续墙模型试验系统。

为实现上述目的，本申请的技术方案为：基于跨孔雷达成像的地下连续墙模型试验系统，包括：可视化水箱、可视化模型箱和数据自动采集装置，所述可视化模型箱放置于可视化水箱内，该可视化水箱与可视化模型箱之间的腔体中填水，用于模拟连续墙及周围的填土；所述可视化模型箱内放置有钢丝笼，PVC测管，在钢丝笼与可视化模型箱内壁之间填充丙二酸二甲酯，用于模拟连续墙混凝土及内部配筋；在所述可视化水箱上固定有数据自动采集装置，用于控制跨孔雷达天线的移动，同时采集数据。

进一步的，在可视化模型箱中设有用于模拟连续墙内缺陷的缺陷模型，PVC测管位于缺陷模型两侧。

进一步的，所述数据自动采集装置包括步进电机模组、三轴滑台模组、雷达天线模组和控制器，所述控制器与步进电机模组相连，所述步进电机模组安装在三轴滑台模组上。

进一步的，所述三轴滑台模组，包括对称设置在可视化水箱侧壁顶部的X轴轨道，所述X轴轨道上滑动连接有Y轴轨道，所述Y轴轨道一侧固定连接有两个Z轴滑台，所述两个Z轴滑台位于可视化模型箱上方两侧。

进一步的，每个Z轴滑台上设有与其沿Z轴方向滑动连接的工作台，在Z轴滑台顶部设有电机座，所述电机座上安装有步进电机模组。

更进一步的，所述步进电机模组包括步进电机、电机固定板，所述步进电机通过电机固定板固定于电机座上，所述步进电机输出轴与Z轴滑台相连。