[发明专利]土体剪切波速室内测定装置

说明书

技术领域

本发明涉及测定装置，具体为一种土体剪切波速室内测定装置。 

背景技术

目前，土体剪切波速的测定方法主要有三种： 

1.通过共振柱试验确定最大剪切模量，进而反算剪切波速。本方法缺点是所测土样体积小，得到的剪切波速和现场土体真实的剪切波速相差过大，而且，本方法用所测得的动剪切模量反算剪切波速的公式也是通过试验得到的经验公式，因此误差也较大。

2.弯曲单元法测土样的剪切波速。弯曲单元需要插入被测试件一定深度(一般为3 mm)，从而造成对插入深度范围内一定的扰动，也造成了剪切波传播长度的不确定性；另外，近场效应和杂散波的干扰使得判别剪切波的初至时刻具有较大的主观性,由此带来的测量误差可能达到30%；第三，弯曲单元产生的是一种偏振波，测试时必须将发射和接收单元的敏感方向排列一致，操作起来比较麻烦。 

3.利用超声波传感器来测试土样的剪切波速。此类传感器常用厚度切变型压电陶瓷PZT(锆钛酸铅)晶片制成。由于PZT晶片的厚度机电耦合系数较低，剪切波辐射能量小，同时，还会产生纵波干扰，尤其对于软粘土、饱和松散砂土这类高损耗的介质,纵波干扰十分严重。 

发明内容

本发明为了解决现有测定剪切波速技术存在上述不足之处的问题，提供了一种土体剪切波速室内测定装置。 

本发明是采用如下技术方案实现的：土体剪切波速室内测定装置，包括振动发生器、动态信号采集仪及计算机，振动发生器的输出端连接有位于其右侧且沿左右方向振动的振动台面，振动台面上固定有模型箱体，模型箱体左、右侧壁内侧设有至少一对左右方向位置对应的压力传感器，压力传感器的输出端与动态信号采集仪的输入端相连，动态信号采集仪的输出端与计算机的输入端相连。测定时，首先由振动发生器发射特定加速度和特定频率的振动信号传递到振动台面，使得振动台面和之上的装有土样的模型箱体一起左右振动，同时土样也会按一定的规律振动起来，通过土体的运动，压力传感器采集到动态波形，再通过至少一对（一对即为两个）传感器的动态波形的起始时间差，确定出此土样的剪切波速。计算公式为：λ=L/△t。λ为剪切波速，L为两传感器之间的距离，△t为采集到的两传感器动态波形的起始时间差。克服了现有测定剪切波速技术存在的问题。 

模型箱体左侧壁外表面设有基准传感器，基准传感器和压力传感器的动态波形的起始时间差更加精确，确定出此土样的剪切波速的精度进一步提高。 

本发明结构设计合理可靠，可以测量较大体积土样的剪切波速，而且测量时不需要对土样进行扰动，剪切波速的传播长度相对较确定；同时该装置只有振动方向的剪切波，不存在其他形式的波的干扰，具有操作方便、简捷，计算直接、简单的优点，从而可以减小试验所带来的误差。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图。 

图中：1-振动发生器，2-动态信号采集仪，3-计算机，4-振动台面，5-模型箱体，6-压力传感器，7-基准传感器。 

具体实施方式

土体剪切波速室内测定装置，包括振动发生器1、动态信号采集仪2及计算机3，振动发生器1的输出端连接有位于其右侧且沿左右方向振动的振动台面4，振动台面4上固定有模型箱体5，模型箱体5左、右侧壁内侧设有至少一对左右方向位置对应的压力传感器6，压力传感器6的输出端与动态信号采集仪2的输入端相连，动态信号采集仪2的输出端与计算机3的输入端相连。模型箱体5左侧壁外表面设有基准传感器7。具体实施过程中，测试所用的压力传感器6和基准传感器7比较灵活，根据需要进行选定，可以选择具有体积小、工作频率低、发射能量大的传感器。