一种使用变刚度支撑杆的土压力计

摘要

本申请属于岩土工程中内应力测量技术领域，特别是涉及一种使用变刚度支撑杆的土压力计。现有的土压力计在铺设过程中，由于施工产生的冲击力而造成测量误差，甚至损坏土压力计。本申请提供了一种使用变刚度支撑杆的土压力计，包括承压组件和底座，所述承压组件与所述底座之间设置有压力传感器，所述承压组件与所述底座之间设置有若干弹性支撑组件；所述弹性支撑组件包括弹性支撑杆，所述弹性支撑杆设置于所述承压组件和所述底座之间，所述弹性支撑杆上设置有加热组件，所述加热组件与控制器相连接。当弹性支撑杆的变刚度和形状记忆过程可逆时，测量完毕可重复使用；当弹性支撑杆的变刚度和形状记忆过程不可逆时，支撑杆主动回缩，测量精度更高。

权利要求

1.一种使用变刚度支撑杆的土压力计，其特征在于：包括承压组件（1）和底座（2），所述承压组件（1）与所述底座（2）之间设置有压力传感器（12），所述承压组件（1）与所述底座（2）之间设置有若干弹性支撑组件（3）；

所述弹性支撑组件（3）包括弹性支撑杆（4），所述弹性支撑杆（4）设置于所述承压组件（1）和所述底座（2）之间，所述弹性支撑杆（4）上设置有加热组件，所述加热组件与控制器相连接，所述加热组件用于对所述弹性支撑杆（4）进行恒温加热；

所述弹性支撑杆（4）采用形状记忆聚合材料制成，所述形状记忆聚合材料包括聚氨酯形状记忆聚合物、环氧类的形状记忆聚合物、苯乙烯类的形状记忆聚合物、氰酸酯类的形状记忆聚合物、双马来酰亚胺类的形状记忆聚合物和聚酰亚胺形状记忆聚合物的一种或者多种；

所述土压力计按照以下步骤进行：

1）.进行土压力计的铺设，填土时，弹性支撑杆（4）高刚度承载；

2）.测压时，系统控制加热组件的工作，保持恒温加热弹性支撑杆（4），材料刚度降低，渐渐释放土层压力，压力传感器（12）测得土层压力；

3）.测试完成后，降温，弹性支撑杆（4）刚度提高，恢复承载；

4）.土压力计取出后，加热弹性支撑杆（4），主动恢复变形，可进行下一次使用。

2.如权利要求1所述的使用变刚度支撑杆的土压力计，其特征在于：所述加热组件包括温度传感器（5）和电加热膜（6），所述弹性支撑杆（4）上设置有若干所述电加热膜（6），所述电加热膜（6）与继电器相连接，所述电加热膜（6）与所述控制器相连接，所述温度传感器（5）与所述继电器相连接，所述温度传感器（5）与所述控制器相连接。

3.如权利要求2所述的使用变刚度支撑杆的土压力计，其特征在于：所述弹性支撑杆（4）为4根，每根所述弹性支撑杆（4）上的电加热膜（6）为两片。

4.如权利要求2所述的使用变刚度支撑杆的土压力计，其特征在于：所述电加热膜（6）粘贴于所述弹性支撑杆（4）上，所述温度传感器（5）粘贴于所述弹性支撑杆（4）中部，所述电加热膜（6）通过电加热丝加热，所述电加热膜（6）为长条状。

5.如权利要求1所述的使用变刚度支撑杆的土压力计，其特征在于：所述加热组件包括电加热圈（13），所述电加热圈（13）设置于所述弹性支撑杆（4）外部，所述电加热圈（13）与继电器相连接，所述电加热圈（13）与所述控制器相连接。

6.如权利要求5所述的使用变刚度支撑杆的土压力计，其特征在于：所述电加热圈（13）呈弹簧状，所述电加热圈（13）内设置有感温线。

7.如权利要求1～6中任一项所述的使用变刚度支撑杆的土压力计，其特征在于：所述承压组件（1）包括承压盖（7），所述承压盖（7）下方设置有外壳（8）；

所述承压盖（7）与所述外壳（8）之间设置有密封件（9），所述外壳（8）内部设置有螺纹。

8.如权利要求7所述的使用变刚度支撑杆的土压力计，其特征在于：所述外壳（8）上设置有通孔（10）。

9.如权利要求7所述的使用变刚度支撑杆的土压力计，其特征在于：所述承压盖（7）上设置有第一凹孔，所述底座（2）上设置有第二凹孔（11），所述弹性支撑杆（4）一端固定于所述第一凹孔内，所述弹性支撑杆（4）另一端固定于所述第二凹孔（11）内。

说明书

一种使用变刚度支撑杆的土压力计

技术领域

[0001] 本申请属于岩土工程中内应力测量技术领域，特别是涉及一种使用变刚度支撑杆的土压力计。

背景技术

[0002] 土压力计适用于测量土石坝、土堤、边坡、路基等结构内部土体的压应力。对与岩土工程中内应力测量领域，尤其涉及岩土工程施工过程中冲击应力大的应力测量领域。由于测量之前，即土压力计的铺设过程中，以及铺设后待测区发生表面冲击力，包括但不限于车辆碾压、爆破应力等冲击应力，此极端测量条件，对土压力计产生损坏以及对测量数据产生一定误差。并且很多工程领域，结构为一次定型，长期使用，比如房屋、桥梁工程，只需要保证高精度的情况进行一次岩土压力的测量，不需要实时对岩土压力进行测量。

[0003] 当被测结构物内土应力发生变化时，土压力计感应板同步感受应力的变化，感应板将会产生变形，变形传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物的压应力值。同时可同步测出埋设点的温度值。

[0004] 现有的土压力计在铺设过程中，由于施工产生的冲击力而造成测量误差，甚至损坏土压力计。

发明内容

[0005] 1.要解决的技术问题

[0006] 基于现有的土压力计在铺设过程中，由于施工产生的冲击力而造成测量误差，甚至损坏土压力计的问题，本申请提供了一种使用变刚度支撑杆的土压力计。

[0007] 2.技术方案

[0008] 为了达到上述的目的，本申请提供了一种使用变刚度支撑杆的土压力计，包括承压组件和底座，所述承压组件与所述底座之间设置有压力传感器，所述承压组件与所述底座之间设置有若干弹性支撑组件；

[0009] 所述弹性支撑组件包括弹性支撑杆，所述弹性支撑杆设置于所述承压组件和所述底座之间，所述弹性支撑杆上设置有加热组件，所述加热组件与控制器相连接。

[0010] 可选地，所述加热组件包括温度传感器和电加热膜，所述弹性支撑杆上设置有若干所述电加热膜，所述电加热膜与继电器相连接，所述电加热膜与所述控制器相连接，所述温度传感器与所述继电器相连接，所述温度传感器与所述控制器相连接。

[0011] 可选地，所述弹性支撑杆为4根，每根所述弹性支撑杆上的电加热膜为两片。

[0012] 可选地，所述电加热膜粘贴于所述弹性支撑杆上，所述温度传感器粘贴于所述弹性支撑杆中部，所述电加热膜通过电加热丝加热，所述电加热膜为长条状。

[0013] 可选地，所述加热组件包括电加热圈，所述电加热圈设置于所述弹性支撑杆外部，所述电加热圈与继电器相连接，所述电加热圈与所述控制器相连接。

[0014] 可选地，所述电加热圈呈弹簧状，所述电加热圈内设置有感温线。

[0015] 可选地，所述承压组件包括承压盖，所述承压盖下方设置有外壳；

[0016] 所述承压盖与所述外壳之间设置有密封件，所述外壳内部设置有螺纹。

[0017] 可选地，所述外壳上设置有通孔。

[0018] 可选地，所述承压盖上设置有第一凹孔，所述底座上设置有第二凹孔，所述弹性支撑杆一端固定于所述第一凹孔内，所述弹性支撑杆另一端固定于所述第二凹孔内。

[0019] 可选地，所述弹性支撑杆采用形状记忆聚合材料制成，所述形状记忆聚合材料包括聚氨酯形状记忆聚合物、环氧类的形状记忆聚合物、苯乙烯类的形状记忆聚合物、氰酸酯类的形状记忆聚合物、双马来酰亚胺类的形状记忆聚合物、聚酰亚胺形状记忆聚合物和聚酰亚胺形状记忆聚合物的一种或者多种。

[0020] 3.有益效果

[0021] 与现有技术相比，本申请提供的使用变刚度支撑杆的土压力计的有益效果在于：

[0022] 本申请提供的使用变刚度支撑杆的土压力计，通过在底座和承压组件之间设置弹性支撑组件，由于弹性支撑组件可以进行变形后恢复初始形状，则可消除土压力计铺设过程中，施工产生的冲击力造成的测量误差，防止损坏压力计，所以适用量程更大；同时土压力释放是个缓慢的过程，读数更精确；当弹性支撑杆的变刚度和形状记忆过程可逆时，测量完毕可重复使用；当弹性支撑杆的变刚度和形状记忆过程不可逆时，支撑杆主动回缩，测量精度更高。适用于施工环境复杂，施工过程冲击应力大，并且容易损坏土压力计或者对读数造成误差的极端测力环境。

附图说明

[0023] 图1是本申请的使用变刚度支撑杆的土压力计爆炸示意图；

[0024] 图2是本申请的恒温加热方式图；

[0025] 图3是本申请的使用变刚度支撑杆的土压力计的弹性支撑杆工作方式平面示意图；

[0026] 图4是本申请的使用变刚度支撑杆的土压力计的弹性支撑杆工装立体视图；

[0027] 图5是本申请的不包含外壳的使用变刚度支撑杆的土压力计立体示意图；

[0028] 图6是本申请的使用变刚度支撑杆的土压力计正等轴测示意图；

[0029] 图7是本申请的带有电加热圈的圆形弹性支撑杆示意图；

[0030] 图中：1-承压组件、2-底座、3-弹性支撑组件、4-弹性支撑杆、5-温度传感器、6-电加热膜、7-承压盖、8-外壳、9-密封件、10-通孔、11-第二凹孔、12-压力传感器、13-电加热圈。

具体实施方式

[0031] 在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。

[0032] 参见图1～7，本申请提供一种使用变刚度支撑杆的土压力计，包括承压组件1和底座2，所述承压组件1与所述底座2之间设置有压力传感器12，所述承压组件1与所述底座2之间设置有若干弹性支撑组件3；

[0033] 所述弹性支撑组件3包括弹性支撑杆4，所述弹性支撑杆4设置于所述承压组件1和所述底座2之间，所述弹性支撑杆4上设置有加热组件，所述加热组件与控制器相连接。

[0034] 土压力计按照以下步骤进行：1.进行土压力计的铺设，填土时，弹性支撑杆4高刚度承载；2.测压时，系统控制加热组件的工作，保持恒温加热弹性支撑杆4，材料刚度降低，渐渐释放土层压力，压力传感器12测得土层压力；3.测试完成后，降温，弹性支撑杆4刚度提高，恢复承载；4.土压力计取出后，加热弹性支撑杆4，主动恢复变形，可进行下一次使用。

[0035] 弹性支撑杆4为数量按照承压条件为2-6根；弹性支撑杆4断面形状包括但不限于圆形、正方形、矩形、三角形、正五边形、正多边形等；弹性支撑杆4加热方式包括但不限于电加热膜6加热或者电加热圈13加热。弹性支撑杆4使用要求为可重复使用时，初始形状与工作形状一致，为直杆状。

[0036] 弹性支撑杆4使用要求为一次使用时，初始形状可为短直杆状，在高温的情况拉伸至所需的长度，降温冷却为长直杆形的工作状态；或者初始形状为弓形(也可表述为“(”形)，在高温的情况压至直杆形，降温冷却不回复。此种方式加工的弹性支撑杆4与可重复使用的弹性支撑杆4使用方式相同，但受热主动回缩为短直杆形或者弓形，而非承压变形，测量精度更高。

[0037] 进一步地，所述加热组件包括温度传感器5和电加热膜6，所述弹性支撑杆4上设置有若干所述电加热膜6，所述电加热膜6与继电器相连接，所述电加热膜6与所述控制器相连接，所述温度传感器5与所述继电器相连接，所述温度传感器5与所述控制器相连接。

[0038] 进一步地，所述弹性支撑杆4为4根，每根所述弹性支撑杆4上的电加热膜6为两片。

[0039] 为保证支撑杆受热充足，每根支撑杆在相对的两个面粘贴两片。

[0040] 进一步地，所述电加热膜6粘贴于所述弹性支撑杆4上，所述温度传感器5粘贴于所述弹性支撑杆4中部，所述电加热膜6通过电加热丝加热，所述电加热膜6为长条状。

[0041] 具体地：

[0042] 一、进行土压力计的铺设，填土时，弹性支撑杆4高刚度承载：

[0043] 将土压力计埋设于所需要测量土压力的部位，用于测量土层压力。土压力计水平埋设间距原则上为盒体间距的三倍以上(≧0.6m)，垂直间距与水平间距相同，土压力计的受压面须面对欲测量的土体；埋设时，承受土压力计的土面须严格整平，回填的土料应与周围土料相同，注意剔除大块的石料，夯实。注意保护好外接线头，注意防水。

[0044] 填土过程中，土层压力传递于土压力计之中。常温下，弹性支撑杆4处于高刚度形态，承载土层压力，以及填土及施工过程的产生的冲击力；此时内部压力传感器12不进行承载，不输出压力。

[0045] 二、测压时，系统控制电加热膜6的工作，保持恒温加热弹性支撑杆4，材料刚度降低，渐渐释放土层压力，压力传感器12测得土层压力：

[0046] 当土层铺设及施工完毕时，即可对土层压力进行侧量。系统通过外接线控制粘贴于弹性支撑杆4上的电加热膜6通电，使弹性支撑杆4在一个恒定的温度下保持加热一定时间。当加热温度高于弹性材料的玻璃化转变点时，材料刚度下降为原来的0.5％～2％左右，弹性支撑杆4变软，发生压杆失稳而退出承载。此时土层压力渐渐释放，土压力计上盖板承压产生压缩位移，内部压力传感器12进行承载，得出压力数据，测出此时的土层压力。

[0047] 三、测试完成后，降温，形状记忆聚合物(SMP)刚度提高，恢复承载；

[0048] 测试完成后，控制器通过外接线控制粘贴于弹性支撑杆4上的电加热膜6断电。弹性支撑杆4恢复到室温，刚度提高，弹性支撑杆4刚度提高，恢复承载能力。此时由于承受土层压力，上盖板产生了压缩位移，弹性支撑杆4和压力传感器12呈压缩态，同时承受土压力。

[0049] 四、土压力计取出后，加热弹性支撑杆4，主动恢复变形，可进行下一次使用。

[0050] 将土压力计从土层取出，此时土压力计不再承受土压力。控制器通过外接线控制粘贴于弹性支撑杆4上的电加热膜6通电，使温度上升到玻璃化转变点之上，弹性支撑杆4在卸去土压力后，在压力传感器12的恢复力和自身的形状恢复力作用下，渐渐由压缩形态恢复为初始形态。控制器通过外接线控制粘贴于弹性支撑杆4上的电加热膜6断电，此时弹性支撑杆4恢复承载能力并恢复初始形状，压力计恢复原状，可进行下一次使用。

[0051] 进一步地，所述承压组件1包括承压盖7，所述承压盖7下方设置有外壳8；

[0052] 所述承压盖7与所述外壳8之间设置有密封件9，所述外壳8内部设置有螺纹。

[0053] 进一步地，所述外壳8上设置有通孔10。

[0054] 进一步地，所述承压盖7上设置有第一凹孔，所述底座2上设置有第二凹孔11，所述弹性支撑杆4一端固定于所述第一凹孔内，所述弹性支撑杆4另一端固定于所述第二凹孔11内。

[0055] 进一步地，所述弹性支撑杆4采用形状记忆聚合材料制成，所述形状记忆聚合材料包括聚氨酯形状记忆聚合物、环氧类的形状记忆聚合物、苯乙烯类的形状记忆聚合物、氰酸酯类的形状记忆聚合物、双马来酰亚胺类的形状记忆聚合物、聚酰亚胺形状记忆聚合物和聚酰亚胺形状记忆聚合物的一种或者多种。

[0056] 形状记忆聚合物(SMP)有特定的玻璃化转变点，当温度低于它时，材料刚度基本不变，当温度高于它时，材料刚度骤降为原来的0.5％-2％，变刚度性能属于温度控制，温度控制范围为60℃到150℃可调。

[0057] 形状记忆聚合物(SMP)的变刚度性能对温度有很高要求，需要在特定的恒温下加热一段时间，所以恒温控制系统由以下几个部分组成：温度传感器5、控制器、继电器、电加热膜6组成。

[0058] 恒温加热工作原理为：固定在弹性支撑杆4上的温度传感器5监测到温度过低，通过外接导线将信号传输给控制器，控制器控制继电器进行通电，通过外接导线令电加热膜6进行通电加热；固定在弹性支撑杆4上的温度传感器5监测到温度过高，通过外接导线将信号传输给控制器，控制器控制继电器进行断电，通过外接导线令电加热膜6断电停止加热；两者循环，便可达到恒温加热的目的，调节不同的恒温温度，只需要改变控制器的指令即可。其中，温度传感器5粘贴在支撑杆中部，电加热膜6粘贴与支撑杆上，其通过外接导线与继电器和控制器相连。

[0059] 所述密封件9为橡胶密封圈。

[0060] 温度传感器5和电加热膜6位于土压力计内部，控制器和继电器位于压力盒外部，它们通过外接导线相连；承压盖7和底座2分别有对应于弹性支撑杆4大小的凹孔，用来固定弹性支撑杆4；承压盖7上套一橡胶密封圈，橡胶密封圈与外壳8内表面接触；底座2和外壳8接触部分带有螺纹，采用螺纹连接，螺纹旋合产生的预紧力作用于橡胶密封圈，完成对整个结构的密封；外壳8起保护内部结构并防水、密封等作用，外壳8上有一通孔10，用来连接外部导线。

[0061] 土压力计在承受土压力时，土压力施加于上盖板，再由上盖板传递压力给弹性支撑杆4，此时弹性支撑杆4在土压力作用下会产生1～2mm的微小位移。由于压力传感器12是类似弹簧结构，通过力-位移数据测得压力，微小位移会对测压数据造成影响。所以土压力计铺设之前应对压力传感器清零，加热弹性支撑杆4，测量压力数据时，不需要再次清零处理。

[0062] 另一种可选地方案为：

[0063] 所述加热组件包括电加热圈13，所述电加热圈13设置于所述弹性支撑杆4外部，所述电加热圈13与继电器相连接，所述电加热圈13与所述控制器相连接。

[0064] 所述电加热圈(13)呈弹簧状，所述电加热圈(13)内设置有感温线。

[0065] 电加热圈13为弹簧状，圈体内部带有感温线，直接输出加热圈温度：其中电加热圈13的内径与弹性支撑杆4断面形状外径或者外接圆直径相同，直接套在杆件上进行通电加热。

[0066] 实施例1

[0067] 本发明实验例中选用承压工况为土压力值范围为1Mpa～2Mpa之间，承压盖7直径为30mm，即承压面积为7.07*10～4m2，所承受土压力值在706N～1413N之间。对此测量工况进行后续土压力计的设计。

[0068] 一、针对不同土压力范围，选用不同型号的零部件，组装土压力计，以下为部分部件的选用情况。

[0069] 1.弹性支撑杆4的选用：针对本发明的实验例，选用具有形状记忆性能的环氧树脂作为弹性支撑杆4的原材料，材料的玻璃化转变点为100℃。弹性支撑杆4杆件形状为正方形，尺寸为7mm*7mm*70mm，单杆最大承受力为920N。选用四根弹性支撑杆4，组装压力计，进行常温和120度高温压缩试验，实验数据见表1。

[0070] 表1

[0071]

[0072] 此弹性支撑杆4满足在常温时安全系数为3，承压可靠，压缩位移较小；120度高温时刚度降为原来的1％左右，退出承载，此时压力传感器12承载并得出压力数据。

[0073] 2.电加热膜6的选用：聚酰亚胺薄膜PI电热膜是以聚酰亚胺薄膜为外绝缘体，以金属箔、金属丝为内导电发热体，经高温高压热合而成。聚酰亚胺电热膜具有优异的绝缘强度，优异的抗电强度，优异的热传导效率，优异的电阻稳定性，从而广泛适用于电加热领域。此加热膜的特点：柔软性能好，可弯曲，预热速度快、使用寿命长。电子参数为：电压24V、功率15W、电流6.25A。每根弹性支撑杆4贴两片，进行通电加热。

[0074] 3.温度传感器5的选用：DS18B20是常用的数字温度传感器，其输出的是数字信号，具有体积小，价格低廉，抗干扰能力强，精度高的特点。特点：①独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯、②测温范围-55℃～+125℃、③支持多点组网功能、④工作电源：3.0～5.5V/DC、⑤在使用中不需要任何外围元件。

[0075] 4.控制器的选用：ATMEGA328P号控制器产品参数为：最大负载为交流250V/10A和直流30V/10A、支持高低电平触发、含指示灯指示状态、电源类型为直流电电压≤36V、继电器类型为电磁继电器。

[0076] 对所有部件进行组装，得到适用于特定量程的土压力计。

[0077] 二、进行土压力计的铺设，填土时，形状记忆聚合物(SMP)支撑杆高刚度承载：

[0078] 使用之前，先将土压力计数据调零。将土压力计埋设于所需要测量土压力的部位，用于测量土层压力。其中埋设时承压盖面与土面严格平齐，铺设土层厚度大于0.5m后可进行土层夯实。铺设时注意保护好外接线头，注意防水。

[0079] 三、测压时，系统控制电加热膜6的工作，保持恒温加热形状记忆聚合物(SMP)支撑杆，材料刚度降低，渐渐释放土层压力，压力传感器12测得土层压力：

[0080] 当土层铺设完毕后，选择一个待测土层没有冲击应力发生的时间段，调整控制器参数，保证电加热膜6在120度恒温对支撑杆加热30分钟，此时弹性支撑杆4高温下刚度急剧下降，退出承载。土层压力缓慢释放，土层压力通过承压盖作用于压力传感器12之上，由于压力传感器12为力-位移式传感器，此时压力传感器12发生压缩位移，数据通过外接导线传播，再经数据处理测得土层压力。

[0081] 一、测试完成后，降温，形状记忆聚合物(SMP)刚度提高，恢复承载；

[0082] 测试完成后，控制器通过外接线控制粘贴于弹性支撑杆4上的电加热膜6断电。弹性支撑杆4恢复到室温，刚度提高，形状记忆聚合物(SMP)支撑杆刚度提高，恢复承载能力。此时由于承受土层压力，上盖板产生了压缩位移，弹性支撑杆4和压力传感器12呈压缩态，同时承受土压力。

[0083] 四、土压力计取出后，加热形状记忆聚合物(SMP)支撑杆，主动恢复变形，可进行下一次使用。

[0084] 将土压力计从土层取出，此时土压力计不再承受土压力。控制器通过外接线控制粘贴于弹性支撑杆4上的电加热膜6通电，保证电加热膜6在120度恒温对弹性支撑杆4加热30分钟，弹性支撑杆4在卸去土压力后，在自身的形状恢复力和压力传感器12的恢复力作用下，渐渐由压缩形态恢复为初始形态。控制器通过外接线控制粘贴于弹性支撑杆4上的电加热膜6断电，此时弹性支撑杆4恢复承载能力并恢复初始形状，压力计恢复原状，可进行下一次使用。

[0085] 实施例2

[0086] 本实施例中承压工况与实施例1相同。

[0087] 针对不同土压力范围，选用不同型号的零部件，组装土压力计，以下为部分部件的选用情况。

[0088] 1.弹性支撑杆4的选用：针对本发明的实验例，选用具有形状记忆性能的苯乙烯树脂作为弹性支撑杆4的原材料，材料的玻璃化转变点为50℃。弹性支撑杆4杆件断面形状为圆形，组装要求尺寸为直径8mm，长70mm，单杆最大承受力为708N，制作方法为加工直径8.8mm，长60mm圆直杆，在100℃将杆件拉伸至70mm长，此时直径缩小至8mm，并保持位移降温冷却，后撤去压力后，尺寸不回复。使用四根支撑杆进行支撑，常温下结构安全系数为2，满足工程要求。

[0089] 2.电加热圈13的选用：电加热圈13为具有加热功能的金属弹簧，可伸缩，加热圈内部镶嵌有感温线，感温线工作原理与温度传感器相同，但与电加热圈13集成，节省空间。电加热圈13表面镀一层隔热塑料，防止漏电。电子参数为：电压220V、功率100W、电流0.5A。电加热圈13内径8mm，外径10mm，原始长度60mm，经拉伸或压缩，长度范围为60±10mm。

[0090] 其余部件与实施例1相同，对所有部件进行组装，得到适用于特定量程的土压力计。

[0091] 二、进行土压力计的铺设，填土时，形状记忆聚合物(SMP)支撑杆高刚度承载：

[0092] 使用之前，先将土压力计数据调零。将土压力计埋设于所需要测量土压力的部位，用于测量土层压力。其中埋设时承压盖面与土面严格平齐，铺设土层厚度大于0.5m后可进行土层夯实。铺设时注意保护好外接线头，注意防水。

[0093] 三、测压时，系统控制电加热圈13的工作，保持恒温加热形状记忆聚合物(SMP)支撑杆，材料刚度降低并自动回缩，渐渐释放土层压力，压力传感器12测得土层压力：

[0094] 当土层铺设完毕后，选择一个待测土层没有冲击应力发生的时间段，调整控制器参数，保证电加热圈13在80度恒温对支撑杆加热30分钟，此时弹性支撑杆4高温下刚度急剧下降并自动回缩，退出承载。土层压力缓慢释放，测得土层压力。

[0095] 四、测量后，对系统进行断电，形状记忆聚合物(SMP)支撑杆冷却，移除地面相关器材，保留埋在土层内的土压力计，不进行下一次测量。

[0096] 本申请提供的土压力计，通过在底座2和承压组件1之间设置弹性支撑组件3，由于弹性支撑组件3可以进行变形后恢复初始形状，则可消除土压力计铺设过程中，施工产生的冲击力造成的测量误差，防止损坏压力计，所以适用量程更大；同时土压力释放是个缓慢的过程，读数更精确；当弹性支撑杆4的变刚度和形状记忆过程可逆时，测量完毕可重复使用；当弹性支撑杆4的变刚度和形状记忆过程不可逆时，支撑杆主动回缩，测量精度更高。适用于施工环境复杂，施工过程冲击应力大，并且容易损坏土压力计或者对读数造成误差的极端测力环境。

[0097] 尽管在上文中参考特定的实施例对本申请进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本申请公开的原理和范围内，可以针对本申请公开的配置和细节做出许多修改。本申请的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的或范围所包含的全部修改。