[发明专利]一种用于岩土试验中提高微型土压盒测试精度的装置

说明书

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，涉及一种用于提高微型土压盒测试精度的装置。

背景技术

21世纪土木工程建设高速发展，大大促进了岩土工程的发展，例如基坑工程、公路的边坡工程、公路及市政埋管工程、隧道工程等。设计者如何使工程的修建满足安全与经济相互统一的要求，土压力的准确计算起着至关重要的作用。目前土压力的计算还存在较多争议，这方面研究工作还在进行，其中室内模型试验是一种重要的研究手段，保证微型土压力盒测试的准确度是室内模型试验成功与否的关键。常规的微型土压力盒直接埋置于土中，但基于土压力盒的工作原理，土压力盒受力面对变形极为敏感，而测试过程中土压力盒受到周围土体侧向压力，将在受力面产生一定的附加变形，由此造成土压力测试结果不准确。另外，为了减小土压力盒的尺寸效应，土压力盒向着微小方向发展，土压力盒越小，土压力盒侧面受力导致误差越大。

综上所述，如何提高微型土压力盒的测试精度是亟待解决的问题。尤其是一种经济实用的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种经济实用的岩土试验中提高微型土压盒测试精度的装置，解决微型土压力盒侧面受力造成结果错误的问题。为了实现上述目的，本发明采用的方法是：

一种用于岩土试验中提高微型土压盒测试精度的装置包括：微型土压力盒(1)、海绵环(2)、钢环(3)，微型土压力盒(1)带有数据线，钢环的侧面切口，用于引出并固定微型土压力盒(1)的数据线，海绵环(2)套于微型土压力盒(1)的外侧面，钢环(3)套于海绵环(2)的外侧面，三者采用粘结剂连接。

海绵环(2)的内直径等于微型压力盒(1)的直径，海绵环(2)的外直径等于钢环(3)的内直径。如附图1～2所示。

海绵环(2)的高度等于钢环(3)的高度，且小于微型土压力盒(1)的高度。

钢环侧向变形发生后，由于海绵环的弹性模量非常小，可以吸收能量，从而消除土压力盒侧向受力所受的影响，提高了土压力盒测试结果的准确性。

有益效果

钢环减小土压力盒的侧向变形，海绵吸收能量，从而提高了土压盒的测试精度。该装置操作简单，经济性好。

附图说明

附图1本发明的示意图

附图2钢环的示意图

附图3土压力测试值与标准值对比

图中：1、为微型土压力盒，2、为海绵环，3、为钢环。

具体实施方式

(1)装置制作

选用微型压力盒，直径为2.8cm，高度为0.8cm；海绵环内直径为2.8cm，外径为3.2cm，高度为0.7cm；钢环内直径为3.2cm，外径直为3.4cm，高度为0.7cm，钢环侧壁切口，切口纵向深度为4mm，宽度为4mm，微型压力盒的数据线从该切口引出并通过该切口固定。海绵垫片、压力盒、钢环三者用粘结剂连接。

(2)应用步骤

以模拟隧道开挖试验为例，该装置的具体应用步骤：(a)首先将微型土压力盒的数据线与数据采集器相连接，采集器初始值归零。(b)在模型箱内安装该发明装置，从模型箱底部开始安装，安装完之后分层装土，并且刮平压密，装土至测试高度，继续安装该发明装置。(c)按照设计高度安装隧道模型，采集初始数据，试验准备完毕。(d)进行隧道模拟开挖，完成数据采集。

(3)数据对比

为了说明本发明装置的优越性，进行以下试验：(a)直接将压力盒置于模型箱的底部，上方填土高度分别为5cm、10cm、15cm、20cm、25cm、30cm，按照填土高度分别采集数据。(b)将该发明装置置于模型箱的底部，填土高度和前面的一样，分别采集数据。(c)土的密度为1500kg/m³，不同填土高度对应的标准土压力值分别为750Pa、1500Pa、2250Pa、3000Pa、3750Pa、4500Pa。由附图3可知，应用该发明装置测试值与标准值较接近，未应用该发明装置与标准值偏差较多，相对离散。