Trong công tác quan trắc địa kỹ thuật hầm, việc theo dõi chính xác trạng thái biến dạng của vỏ bê tông phun (shotcrete) đóng vai trò sống còn đối với an toàn cấu trúc. Cảm biến ACE Model 1230B là giải pháp chuyên dụng giúp đo đạc đồng thời biến dạng bê tông theo hai phương vuông góc tại cùng một vị trí lắp đặt.
1. Model 1230B là gì ?
Model 1230B là dòng cảm biến đo biến dạng (strain gage) hai phương (biaxial) dạng chôn/nhúng (embedment) trong bê tông do hãng ACE Instrument sản xuất. Thiết bị bao gồm một bộ gá bracket tích hợp sẵn 02 cảm biến Model 1230 xếp vuông góc với nhau.
Nhiệm vụ chính của Model 1230B là đo độ biến dạng (strain gage) của lớp bê tông phun trong đường hầm theo hai phương quan trọng:
-
Phương tiếp tuyến (Tangential direction): Đo biến dạng theo chu vi vỏ hầm.
-
Phương hướng tâm (Radial direction): Đo biến dạng theo hướng từ tâm hầm ra phía vách đá nền.
Lưu ý kỹ thuật: Model 1230B không đo ứng suất trực tiếp. Cảm biến ghi nhận độ biến dạng . Từ dữ liệu này, kết hợp với mô-đun đàn hồi của bê tông và mô hình tính toán địa kỹ thuật, các kỹ sư sẽ đánh giá được trạng thái ứng suất thực tế của vỏ hầm.
2. Nguyên lý hoạt động (Vibrating Wire – VW)
Cảm biến hoạt động dựa trên nguyên lý dây rung (Vibrating Wire) truyền thống với độ tin cậy và độ bền vượt trội trong môi trường khắc nghiệt.
Bên trong mỗi đầu đo Model 1230 có một dây kim loại được căng giữa hai mút cố định. Khi bê tông xung quanh co giãn, lực tác động làm thay đổi chiều dài và lực căng của dây. Thiết bị đọc (Readout/Datalogger) phát xung từ trường kích thích dây rung, đo tần số cộng hưởng thu được rồi quy đổi sang giá trị biến dạng microstrain(µε).
Mỗi cảm biến còn tích hợp sẵn phần tử nhiệt (Thermistor) giúp ghi nhận nhiệt độ bê tông tại thời điểm đo, phục vụ công tác bù nhiệt cho dữ liệu.
3. Thông số kỹ thuật chi tiết
|
Thông số |
Giá trị công bố (ACE Instrument) |
|
Loại cảm biến |
Vibrating Wire (Dây rung) |
|
Kiểu đo |
Biaxial (2 phương vuông góc) |
|
Phạm vi đo (Range) |
0–3.000 µε |
|
Độ phân giải (Resolution) |
0,5 µε |
|
Độ chính xác (Accuracy) |
±0,1% FSR |
|
Độ phi tuyến (Non-linearity) |
±0,5% FSR |
|
Chiều dài gauge (Gauge length) |
77 mm |
|
Hệ số cảm biến (Gage Factor) |
0,7756 |
|
Cảm biến nhiệt độ |
Thermistor 3 kΩ |
|
Dải nhiệt độ hoạt động |
khoảng -40 đến +80°C |
|
Phương pháp lắp đặt |
Embedment (Chôn trực tiếp trong bê tông) |
4. Ưu điểm từ thiết kế bộ gá 4 chân (Bracket Design)
Điểm đặc trưng nhất của Model 1230B là hệ thống gá lắp 4 chân/vít cố định bao quanh cụm trung tâm.
Tối ưu hóa thi công: Thay vì phải căn chỉnh và định vị 2 cảm biến Model 1230 riêng rẽ (tốn thời gian và dễ lệch góc), bộ gá 1230B định vị chính xác góc vuông 90 độ giữa hai đầu đo ngay tại xưởng.
Đảm bảo độ bám dính: Thiết kế chân gá dạng đĩa bám giúp tăng cường sự liên kết cơ học với lớp bê tông phun, đảm bảo cảm biến biến dạng đồng điệu với khối bê tông xung quanh.
5. Ứng dụng thực tế tiêu biểu
Cảm biến ACE Model 1230B là lựa chọn hàng đầu cho các dự án hạ tầng ngầm như quan trắc biến dạng vỏ hầm bê tông phun (Shotcrete lining), đánh giá sự ổn định của lớp lót ban đầu trong thi công hầm theo phương pháp NATM, và nghiên cứu quan hệ ứng suất – biến dạng của bê tông theo thời gian.
Trong thực tế, 1230B thường được lắp đặt song song với VW Shotcrete Stress Cell (đo ứng suất hướng tâm/tiếp tuyến) để tạo thành hệ thống quan trắc toàn diện cho vỏ hầm.
6. Khả năng kết nối và Thu thập dữ liệu (Datalogger)
Cảm biến dây rung Model 1230B xuất tín hiệu dạng tần số (Hz) và điện trở (Ω), không xuất trực tiếp các dạng tín hiệu công nghiệp tiêu chuẩn như 4-20mA hay RS485. Do đó, thiết bị cần kết nối với các bộ đọc chuyên dụng hệ Vibrating Wire.
Hệ sinh thái thiết bị của ACE Instrument cung cấp đầy đủ giải pháp đọc dữ liệu:
-
ACE-800: Bộ đọc cầm tay (Handheld Readout) phục vụ đo thủ công tại hiện trường.
-
ACE-1100 series: Bộ ghi dữ liệu đơn kênh (Mini Logger).
-
ADL-16V / ADL-200A: Hệ thống Datalogger thông minh đa kênh, phục vụ quan trắc thời gian thực và truyền dữ liệu từ xa.