申请/专利权人：山东大学;山东大学深圳研究院

申请日：2018-03-16

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN108285569B

主分类号：C08L23/06

分类号：C08L23/06;C08L23/12;C08L23/16;C08K13/06;C08K9/02;C08K9/04;C08K7/06;C08K7/16;C08K3/04;E02D3/00;G01R27/02;G08B21/18

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2018.08.10#实质审查的生效;2018.07.17#公开

摘要：本发明公开了一种嵌固式自感知土工格栅结构及方法，它解决了现有技术中存在重大工程伤亡事故的问题，具有能实现对加筋土体的在线动态监测与安全预警的有益效果，其方案如下：一种嵌固式自感知土工格栅结构，包括至少一列由添有导电填料的聚合物构成的第一肋和至少两排内部设有导线的热塑性聚合物片条构成的第二肋，第二肋与第一肋交错设置构成多排第二肋与至少一列第一肋的结构，且交错处采用锁扣连接，第二肋的导线与第一肋接触设置，与同一第一肋交错的其中两排第二肋的相应导线与电阻检测设备连接。

主权项：1.一种嵌固式自感知土工格栅结构，其特征在于，包括至少一列由添有导电填料的聚合物构成的第一肋和至少两排内部设有导线的热塑性聚合物片条构成的第二肋，第二肋与第一肋交错设置构成多排第二肋与至少一列第一肋的结构，且交错处采用锁扣连接，第二肋的导线与第一肋接触设置，与同一第一肋交错的其中两排第二肋的相应导线与电阻检测设备连接，多排所述第二肋中的导线相异高度设置；第一肋纵向设置，第二肋横向设置，交错处第二肋设于第一肋表面，第一肋作为感知土体结构变化的电器元件，第二肋作为采集电信号的电路元件；所述锁扣与所述第二肋或者第一肋连接侧均与拉筋带的一端连接，拉筋带的另一端设置拉筋箍，拉筋箍围绕第一肋或第二肋设置。

全文数据：一种嵌固式自感知土工格栅结构及方法技术领域[0001]本发明涉及土木工程领域，特别是涉及一种嵌固式自感知土工格栅结构及方法。背景技术[0002]近年来，随着我国水利和交通等基础设施的大规模建设，特别是随着交通路网向山区的延伸，高大加筋土结构（高度超过20m的高大挡墙和路基等越来越多。在环境侵蚀、材料老化和荷载的长期效应、疲劳效应与突变效应等灾害因素的耦合作用下，高大加筋土结构变形、开裂甚至垮塌等灾害时有发生，给人民生命财产带来重大损失。为了减少灾害的发生，在高大加筋土结构的设计中，工程技术人员往往采用土工格栅对土体进行加筋固结处理，但仍然无法避免一些重大工程伤亡事故的发生。为实现对高大加筋土结构的受力监控和过载保护，国内外学者研发了具有传感特性的土工格栅，可将其受力变化直接转化为电信号并进行输出。[0003]然而，现有的传感型土工格栅往往以降低其自身的强度为代价，通过向聚乙烯中掺加大量炭黑而获得一定的导电性能，导致其抗拉强度低、韧性低、灵敏度低、且循环荷载下传感性能的可重复性较差，无法满足实际工程的需要。[0004]因此，需要对一种嵌固式自感知土工格栅结构进行新的研究设计。发明内容[0005]为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种嵌固式自感知土工格栅结构，该土工格栅与土体嵌固、咬合作用比较强，具有高比强度、高比模量、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、较灵敏的自感知特性、较稳定的应变-电阻可重复性等优点，即可作为结构材料承载负荷，又可作为功能材料发挥作用，以便及时作出修复工作。[0006]—种嵌固式自感知土工格栅结构的具体方案如下：[0007]—种嵌固式自感知土工格栅结构，包括至少一列由添有导电填料的聚合物构成的第一肋和至少两排内部设有导线的热塑性聚合物片条构成的第二肋，第二肋与第一肋交错设置构成多排第二肋与至少一列第一肋的结构，且交错处采用锁扣连接，第二肋的导线与第一肋接触设置，与同一第一肋交错的其中两排第二肋的相应导线与电阻检测设备连接。[0008]上述土工格栅结构中，第一肋作为感知土体结构变化的电器元件，第二肋作为采集电信号的电路元件，锁扣作为固结第一肋、第二肋的连接元件，通过采用聚合物片条，有效提高土工格栅的使用寿命，当土工格栅发生变形时，通过第一肋与第二肋连接处的测点检测第一肋的电阻变化，即可实现对全寿命周期内加筋土体的在线动态监测与安全预警。[0009]进一步地，为了确保土工格栅中各拼接单元力学参数的一致性，所述第一肋材料包括短切碳纤维、碳纤维粉、超导电炭黑、石墨、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、三元聚乙丙橡胶EPDM、聚乙烯和聚丙烯。[0010]进一步地，所述第二肋材料包括炭黑、聚乙烯、聚丙烯、三元聚乙丙橡胶;所述热塑性聚合物片条内刻有用于设置导线的开口槽。[0011]进一步地，多排所述第二肋中的导线相异高度设置；[0012]或者，第一肋纵向设置，第二肋横向设置，交错处第二肋设于第一肋表面。[0013]进一步地，所述锁扣的材料包括炭黑、聚乙烯、聚丙烯和三元聚乙丙橡胶;第二肋、第一肋和锁扣中，均采用聚乙烯、聚丙烯为基体的双组份聚合物体系，并掺入设定量的增溶剂EPDM来提高两者的相容性;这样聚合物体系:一方面，具有优良的力学特性和耐久性，克服了聚乙烯强度低、聚丙烯耐老化性差的缺点；另一方面，应用于具有自感知特性的第一肋中，能够形成双渗流导电网络结构，可有效降低体系的渗滤阈值，达到降低电阻率的目的。[00M]或者，所述锁扣与所述第二肋或者第一肋连接侧均与拉筋带的一端连接，拉筋带的另一端设置拉筋箍，拉筋箍围绕第一肋或第二肋设置，且拉筋箍与第一肋或第二肋垂直设置，通过拉筋箍与拉筋条的设置，可避免第一肋与第二肋的分离，拉筋箍与拉筋条同锁扣一同注塑而成。[0015]进一步地，所述第一肋中各材料的质量分数占比如下：聚乙烯为45%〜54%，聚丙烯为15%〜18%;短切碳纤维为2%〜4%，碳纤维粉4%〜8%，超导电炭黑为4%〜6%;石墨为2%〜5%，硅烷偶联剂为5%〜10%，钛酸酯偶联剂为5%〜10%;三元聚乙丙橡胶为6%〜12%〇[0016]其中，作为导电高分子复合材料的填料，为了提高第一肋在成型过程中导电填料的接触几率，短切碳纤维为长1mm、直径7um的丝状体，具有轻质、高强、高模、耐腐蚀、导电性能突出的优点；碳纤维粉是碳纤维经特殊技术表面处理、工艺研磨、显微甄别、高温烘干后获得微粒，外观为长度30-50um，直径7um的长方体，其导电性能佳，且形状细小、表面纯净、比表面积大、易于被树脂浸润均匀分散，是性能优良的复合材料填料;超导电炭黑在微观结构中粒度为33nm，比表面积大，导电性能优异;石墨的微观形状近似为6-lOum的球状颗粒，具有良好的化学稳定性、耐磨性、导电性。[0017]导电高分子复合材料具有典型的渗滤现象，即当导电相的掺量小于一个临界值时，复合材料的电阻率随导电相掺量的增加变化不明显；当导电相的掺量接近临界值时，复合材料的电阻率随导电相的增加而迅速降低，能够减小几个数量级，此时的临界值称为渗滤阈值;但是当导电相掺量超过渗滤阈值继续增大时，电阻率随掺量的变化又继续变慢。有关研究表明，不同导电相的渗滤区间是不同的，由于导电相的尺寸和形貌导致导电相形成导电网络时需要的掺量不一样。本发明中第一肋材料中，将四种导电相复掺使用，利用不同导电相所具有的不同尺寸和形貌特征，使制备出的功能聚合物同时具有使用单一导电相制备时所具有的优点，同时导电填料间的协同作用有利于形成稳定的导电网络，降低渗滤阈值所需掺量。纤维状的短切碳纤维通过自身的相互搭接，形成导电网络，提供远程导电；颗粒状的碳纤维粉、超导电炭黑、石墨，不仅提供近程导电，而且通过导电颗粒的“桥接”作用，可以激活短切碳纤维间的接触，导致复合材料电导率的增加，从而提高导电高分子复合材料应变-电阻的敏感性和稳定性。[0018]此外，所述锁扣内表面设置纹理，并开有凹槽，增加了与土体的嵌固、咬合作用。[0019]一种嵌固式自感知土工格栅结构的制备方法，包括如下步骤：[0020]1对第一肋和第二肋进行分别制备；[0021]2对第一肋与第二肋进行拼接连接。[0022]进一步地，所述第一肋的制备过程如下：[0023]1-1将短切碳纤维、碳纤维粉、超导电炭黑和石墨作为导电填料，并按设定质量分数混合均匀后，将混合物置于浓硫酸浓硝酸的混合酸中，并加入工业酒精，在设定温度下处理设定时间；[0024]1-2用设定体积的清水稀释步骤1获得的混合液，并用微滤膜真空抽滤，反复多次稀释抽滤至滤液成中性，于设定温度下烘干备用；[0025]1-3将酸化处理后的导电填料与硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、三元聚乙丙橡胶、聚乙烯、聚丙烯置于高速混合机中混合均匀；[0026]1-4将均匀的混合物置于双螺杆挤出机中进行多次挤出造粒；[0027]1-5将粒料投入注塑机进行熔融，注塑成所需尺寸的导电聚合物片条；[0028]1-6按所需土工格栅的尺寸，每间隔相等的位置处涂抹一层导电银胶，并贴附铜箱式导电胶带，在聚合物片条和铜箱式导电胶带之间涂抹导电银胶，可确保两者始终完全接触，形成良好的导电涂层，在导电聚合物片条表面贴附铜箱式导电胶带，用以形成电极。[0029]进一步地，所述第二肋的制备过程如下：[0030]2-1将炭黑、聚乙烯、聚丙烯、三元聚乙丙橡胶按照设定质量分数经熔融共混注塑成所需尺寸的片条;其中聚乙烯所占的质量分数为65%〜75%，聚丙烯所占的质量分数为15%〜25%，三元聚乙丙橡胶的所占质量分数为4%〜7%，炭黑所占的质量分数为3%〜6%；[0031]2-2在齿条表面定位标记出内置导线路径；[0032]2-3用刻槽机按标记的导线路径刻槽，要求槽深为导线直径的2-4倍，且槽深度小于等于第二肋厚度的13;[0033]2-4将导线与铜质电路测点焊牢后嵌入槽内，并滴入胶水固定；[0034]2-5用热塑机将槽充填密封，其中铜质电路测点外露；[0035]2-6在铜质电路测点周围均匀涂抹导电银胶，并及时贴上铜箱式导电胶带。[0036]进一步地，所述步骤2的具体步骤如下：[0037]3-1将炭黑、聚乙烯、聚丙烯和三元聚乙丙橡胶（其中聚乙烯所占的质量分数为65%〜75%，聚丙烯所占的质量分数为15%〜25%，三元聚乙丙橡胶的所占质量分数为4%〜7%，炭黑所占的质量分数为3%〜6%加入热塑机熔融备用；[0038]3-2在第一肋与第二肋涂设一层导电银胶，并在二者交错处设置导电铜箱，将第一肋、第二肋的导电铜箱拼接对齐以连通电路，并用胶水进行前期固结处理；[0039]3-3采对第一肋、第二肋的拼接处做密封防水处理；[0040]3-4利用热塑机对第一肋、第二肋拼接处进行后期固结处理，形成热塑锁扣，完成拼接。[0041]与现有技术相比，本发明的有益效果是：[0042]1本发明结构具有高比强度、高比模量、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、较灵敏的自感知特性、较稳定的应变-电阻可重复性等优点。[0043]2本发明通过对第一肋电阻的检测，即可实现对全寿命周期内加筋土体的在线动态监测与安全预警。[0044]3本发明通过拉筋带和拉筋箍的设置，可保证第一肋与第二肋连接的紧密性。附图说明[0045]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。[0046]图1为一种嵌固式自感知土工格栅外观示意图；[0047]图2为一种嵌固式自感知土工格栅结构第一肋示意图；[0048]图3为一种嵌固式自感知土工格栅结构第二肋示意图；[0049]图4为一种嵌固式自感知土工格栅结构锁扣示意图；[0050]图5为一种嵌固式自感知土工格栅结构局部电路示意图；[0051]图中：1_第一肋，2-第二肋，3-热塑锁扣，4-集成总线，5-铜箱式导电胶带，6-电极测点，7-内置铜质导线，8-中心锁扣，9-拉筋带，10-拉筋箍，11-电路引线。具体实施方式[0052]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。[0053]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和或它们的组合。[0054]正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种嵌固式自感知土工格栅结构。[0055]本申请的一种典型的实施方式中，如图1和图2所示，一种嵌固式自感知土工格栅结构，包括至少一列由添有导电填料的聚合物构成的第一肋和至少两排内部设有导线的热塑性聚合物片条构成的第二肋，第二肋与第一肋交错设置构成多排第二肋与至少一列第一肋的结构，且交错处采用锁扣连接，第二肋的导线与第一肋接触设置，与同一第一肋交错的其中两排第二肋的相应导线与电阻检测设备连接，土工格栅结构形成多排多列结构。[0056]上述土工格栅结构中，第一肋作为感知土体结构变化的电器元件，第二肋作为采集电信号的电路元件，锁扣作为固结第一肋、第二肋的连接元件，通过导线与电阻检测设备连接，通过第一肋电阻的变化，实现对加筋土体的在线动态监测，有效减少电路的复杂性，形成简单易测的电路。[0057]为了确保土工格栅中各拼接单元力学参数的一致性，第一肋材料包括短切碳纤维、碳纤维粉、超导电炭黑、石墨、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、三元聚乙丙橡胶EPDM、聚乙烯和聚丙烯。[0058]第二肋材料包括炭黑、聚乙烯、聚丙烯、三元聚乙丙橡胶;热塑性聚合物片条内刻有用于设置导线的开口槽。多排所述第二肋中的导线相异高度设置，且多根导线在端侧形成集成总线。[0059]锁扣的材料包括炭黑、聚乙烯、聚丙烯和三元聚乙丙橡胶;第二肋、第一肋和锁扣中，均采用聚乙烯、聚丙烯为基体的双组份聚合物体系，并掺入设定量的增溶剂EPDM来提高两者的相容性;这样聚合物体系：一方面，具有优良的力学特性和耐久性，克服了聚乙烯强度低、聚丙烯耐老化性差的缺点；另一方面，应用于具有自感知特性的第一肋中，能够形成双渗流导电网络结构，可有效降低体系的渗滤阈值，达到降低电阻率的目的。[0060]锁扣与所述第二肋或者第一肋连接侧均与拉筋带的一端连接，拉筋带的另一端设置同拉筋带相互垂直设置的拉筋箍，第一肋为纵肋，第二肋为横肋。锁扣由模具热塑冲压而成，将纵横肋紧密锁套，锁紧力强、密封性能好，其本身为凸起结点且表面设有纹理及圆形凹槽，增加了与土体的嵌固、咬合作用;拉筋带与中心锁扣无缝连接，由强力胶水与纵第二肋粘结为整体，可防止锁扣的滑移;拉筋箍与拉筋带无缝连接，由强力胶水与纵第二肋粘结为整体，可防止拉筋带的松动。[0061]第一肋中各材料的质量分数占比如下：聚乙烯为45%〜54%，聚丙烯为15%〜18%;短切碳纤维为2%〜4%，碳纤维粉4%〜8%，超导电炭黑为4%〜6%;石墨为2%〜5%，硅烷偶联剂为5%〜10%，钛酸酯偶联剂为5%〜10%;三元聚乙丙橡胶为6%〜12%。[0062]一种嵌固式自感知土工格栅结构的制备方法，包括如下步骤：[0063]1对第一肋和第二肋进行分别制备；[0064]2对第一肋与第二肋进行拼接连接。[0065]进一步地，所述第一肋的制备过程如下：[0066]1-1将短切碳纤维、碳纤维粉、超导电炭黑和石墨作为导电填料，并按设定质量分数混合均匀后，将混合物置于浓硫酸浓硝酸的混合酸中，并加入工业酒精，在130°C下处理4h;其中，浓硫酸浓硝酸二者的体积比为3:1;[0067]1-2用设定体积的清水稀释步骤1获得的混合液，并用孔径为0.2um的微滤膜真空抽滤，反复多次稀释抽滤至滤液成中性，于100°C下烘干备用；[0068]1-3将酸化处理后的导电填料与硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、三元聚乙丙橡胶、聚乙烯、聚丙烯置于高速混合机中混合均匀；[0069]1-4将均匀的混合物置于双螺杆挤出机中进行多次挤出造粒；[0070]1-5将粒料投入注塑机进行熔融，注塑成所需尺寸的导电聚合物片条；[0071]1-6按所需土工格栅的尺寸，每间隔相等的位置处也就是纵横肋交错处涂抹一层导电银胶，并贴附铜箱式导电胶带。[0072]上述制备过程中，由于导电填料中各导电相粒子表面不同程度的存在各种极性基团，如:羟基、羧基、内脂基等，粒子间的内聚能很强，加之粒子的聚集体表面积大，在基体材料中难分散、易絮凝，影响导电相粒子与基体材料的相容性。因此，通过步骤1-2、步骤1-3的设置，前者可有效增加导电填料的表面活性及比表面积、表面粗糙度;后者可提高导电填料与基体材料的相容性。[0073]进一步地，所述第二肋的制备过程如下：[0074]2-1将炭黑、聚乙烯、聚丙烯、三元聚乙丙橡胶按照设定质量分数经熔融共混注塑成所需尺寸的片条；[0075]2-2在齿条表面定位标记出内置导线路径，有效避免第二肋中铜质导线相互缠绕而发生短路的现象；[0076]2-3用刻槽机按标记的导线路径刻槽，要求槽深为导线直径的2-4倍，且槽深度小于等于第二肋厚度的13;[0077]2-4将导线与铜质电路测点焊牢后嵌入槽内，并滴入胶水固定；[0078]2-5用热塑机将槽充填密封，其中铜质电路测点外露；[0079]2-6在铜质电路测点周围均匀涂抹导电银胶，并及时贴上铜箱式导电胶带。[0080]进一步地，所述步骤2的具体步骤如下：[0081]3-1将炭黑、聚乙烯、聚丙烯和三元聚乙丙橡胶加入热塑机熔融备用；[0082]3-2在第一肋与第二肋涂设一层导电银胶，将第一肋、第二肋的导电铜箱拼接对齐以连通电路，并用胶水进行前期固结处理；[0083]3-3采对第一肋、第二肋的拼接处做密封防水处理；[0084]3-4利用热塑机对第一肋、第二肋拼接处进行后期固结处理，形成热塑锁扣，完成拼接。[0085]嵌固式自感知土工格栅中第一肋作为感知土体变化的电器元件，第二肋作为检测第一肋中电阻变化的电路元件，如图5所示。将第二肋A、B、C中的电路引线与电阻仪连通，即可实现对第一肋工作状态的实时在线监测。如电路引线L1、L2、L3实时监测第一肋E的电阻变化，引线LI、L2监测电路测点①、④之间的电阻值，引线L2、L3监测电路测点④、⑦之间的电阻值；电路引线Ml、M2、M3实时监测第一肋F的电阻变化，引线Ml、M2监测电路测点②、⑤之间的电阻值，引线M2、M3监测电路测点⑤、⑧之间的电阻值；电路引线NI、N2、N3实时监测第一肋G的电阻变化，引线NI、N2监测电路测点③、⑥之间的电阻值，引线N2、N3监测电路测点⑥、⑨之间的电阻值。[0086]为了检测第一肋中导电聚合物的应变-电阻敏感性，取250g聚乙烯，80g聚丙烯，15g短切碳纤维，30g碳纤维粉，25g超导电炭黑，15g石墨，25g娃烧偶联剂，25g钛酸酯偶联剂，35g三元聚乙丙橡胶熔融共混注塑成哑铃型标准力学试件，在多组导电聚合物试件两端添加电极后置于WDW-100型万能试验机上进行轴向拉伸，拉伸速度为lmmmin，并用直流电阻仪同步测量试样电阻。对采集到的数据进行处理，获得试样的拉伸电阻相对变化率与应变的关系，其灵敏度系数为1.956〜2.432，均值为2.184，比常用灵敏度为2.000的箱式电阻应变片效果要好，且测得拉伸强度达27.SMPa。[0087]将嵌固式土工格栅用于高大加筋土结构，可实现对加筋土体的实时监测和安全预警，减少重大工程灾害的发生。导电聚合物的应变-电阻特性，即指在弹性范围内，导电聚合物的电阻在拉应变下随应变的增加而成正比例增加的行为。利用导电聚合物的应变-电阻特性可实现对格栅工作状态的实时监测，即通过测量第一肋的阻值变化实现对加筋土体的在线动态监测：[0088]第一肋中阻值变化与变形的关系：[0089]AR=kXΔII[0090]将式⑴变成无量纲关系式：[0091]⑵[0092]第一肋线应变：[0093]3[0094]将式⑶带入式⑵，并进行公式变换得：[0095]4[0096]式中：ΔR为电阻变化量，Rq第一肋初始阻值，k为一无量纲常数，Δ1为第一肋伸长量，1为第一肋初始长度，ε为第一肋的线应变。[0097]因此，通过本实施例中结构测得第一肋初始阻值和第一肋伸长量，从而获得第一肋的线应变，从而获得格栅工作状态的实时监测。[0098]以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

权利要求：1.一种嵌固式自感知土工格栅结构，其特征在于，包括至少一列由添有导电填料的聚合物构成的第一肋和至少两排内部设有导线的热塑性聚合物片条构成的第二肋，第二肋与第一肋交错设置构成多排第二肋与至少一列第一肋的结构，且交错处采用锁扣连接，第二肋的导线与第一肋接触设置，与同一第一肋交错的其中两排第二肋的相应导线与电阻检测设备连接。2.根据权利要求1所述的一种嵌固式自感知土工格栅结构，其特征在于，所述第一肋材料包括短切碳纤维、碳纤维粉、超导电炭黑、石墨、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、三元聚乙丙橡胶、聚乙烯和聚丙烯。3.根据权利要求2所述的一种嵌固式自感知土工格栅结构，其特征在于，所述短切碳纤维为长1臟、直径7um的丝状体，碳纤维粉为长度30-50um，直径7um的长方体。4.根据权利要求1所述的一种嵌固式自感知土工格栅结构，其特征在于，多排所述第二肋中的导线相异高度设置，所述热塑性聚合物片条内刻有用于设置导线的开口槽；或者，第一肋纵向设置，第二肋横向设置，交错处第二肋设于第一肋表面。5.根据权利要求1所述的一种嵌固式自感知土工格栅结构，其特征在于，所述锁扣的材料包括炭黑、聚乙烯、聚丙烯和三元聚乙丙橡胶；或者，所述锁扣与所述第二肋或者第一肋连接侧均与拉筋带的一端连接，拉筋带的另一端设置拉筋箍，拉筋箍围绕第一肋或第二肋设置。6.根据权利要求1所述的一种嵌固式自感知土工格栅结构，其特征在于，所述第一肋中各材料的质量分数占比如下：聚乙烯为45%〜54%，聚丙烯为15%〜18%;短切碳纤维为2%〜4%，碳纤维粉4%〜8%，超导电炭黑为4%〜6%;石墨为2%〜5%，硅烷偶联剂为5%〜IO%，钛酸酯偶联剂为5%〜IO%;三元聚乙丙橡胶为6%〜12%。7.根据权利要求1-6中任一项所述一种嵌固式自感知土工格栅结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1对第一肋和第二肋进行分别制备；2对第一肋与第二肋进行拼接连接。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一肋的制备过程如下：1-1将短切碳纤维、碳纤维粉、超导电炭黑和石墨作为导电填料，并按设定质量分数混合均匀后，将混合物置于浓硫酸浓硝酸的混合酸中，并加入工业酒精，在设定温度下处理设定时间；1-2用设定体积的清水稀释步骤1获得的混合液，并用微滤膜真空抽滤，反复多次稀释抽滤至滤液成中性，于设定温度下烘干备用；1-3将酸化处理后的导电填料与硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、三元聚乙丙橡胶、聚乙烯、聚丙烯置于高速混合机中混合均匀；1-4将均匀的混合物置于双螺杆挤出机中进行多次挤出造粒；1-5将粒料投入注塑机进行熔融，注塑成所需尺寸的导电聚合物片条；1-6按所需土工格栅的尺寸，每间隔相等的位置处涂抹一层导电银胶，并贴附铜箱式导电胶带。9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第二肋的制备过程如下：2-1将炭黑、聚乙烯、聚丙烯、三元聚乙丙橡胶按照设定质量分数经熔融共混注塑成所需尺寸的片条；2-2在齿条表面定位标记出内置导线路径；2-3用刻槽机按标记的导线路径刻槽，要求槽深为导线直径的2-4倍，且槽深度小于等于第二肋厚度的13;2-4将导线与铜质电路测点焊牢后嵌入槽内，并滴入胶水固定；2-5用热塑机将槽充填密封，其中铜质电路测点外露；2-6在铜质电路测点周围均匀涂抹导电银胶，并及时贴上铜箱式导电胶带。10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2的具体步骤如下：3-1将炭黑、聚乙烯、聚丙烯和三元聚乙丙橡胶加入热塑机熔融备用；3-2在第一肋与第二肋涂设一层导电银胶，并在二者交错处设置导电铜箱，将第一肋、第二肋的导电铜箱拼接对齐以连通电路，并用胶水进行前期固结处理；3-3采对第一肋、第二肋的拼接处做密封防水处理；3-4利用热塑机对第一肋、第二肋拼接处进行后期固结处理，形成热塑锁扣，完成拼接。

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