[发明专利]一种用于土壤原位测试的扁铲侧胀装置

说明书

技术领域

本发明属于土木工程领域中一种能够有效地分析软土工程特性的器件，具体来说，涉及一种用于土壤原位测试的扁铲侧胀装置。

背景技术

扁铲侧胀仪（DMT）试验方法首先由意大利Marchetti教授发明，该方法因试验迅速、准确和经济，很快被世界各地推广应用。传统的扁铲侧胀仪是用来原位测量弹性模量和侧压力系数等土工参数的仪器，通常用于陆地各种沉积物中，包含60mm直径的不锈钢膜，用于对土体施加侧向应变。传统的扁铲侧胀仪仅仅能够读取三个读数：0.05mm膨胀量时钢膜的膨胀压力、1.1mm侧向膨胀量时的膨胀压力以及最终泄压钢膜膨胀量回缩至0.05mm时的膨胀压力。这使得对给定深度处土体提供有限的应力应变曲线，对低应力时的数据点只能假定为线性应力应变路径。然而许多最新研究证明，在低应力应变水平下，土的特征仍然是非线性的。因此传统的扁铲侧胀仪并不能满足低应力应变关系的获取。对软土等海相沉积物而言，钢膜的刚度可能是土体刚度的数倍，分辨率不足，导致难以掌握土体的小应变特征。此外，传统扁铲侧胀仪的最小贯入增量为10cm。这使得DMT非常不适用于研究弹性模量的微尺度变化。因此，发展可精密测量土体微尺度特征的扁铲侧胀仪是非常有必要的。

发明内容

技术问题：本发明要解决的技术问题是：提供一种用于土壤原位测试的扁铲侧胀装置，该装置可精密测量土体微尺度特征，尤其适用于测量软土等海相沉积物的土体微尺度特征。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于土壤原位测试的扁铲侧胀装置，该扁铲侧胀装置包括封闭圆筒、数据采集仪表、电源、探杆、扁铲侧胀探头，以及位于封闭圆筒内部的推杆电机、主控器、体积控制单元、压力传感器和移动台；主控器、体积控制单元和压力传感器固定连接在封闭圆筒的壁面上，推杆电机固定连接在封闭圆筒的顶部，且推杆电机的推杆底端与移动台固定连接，探杆的顶端固定连接在移动台上，探杆的下部穿出封闭圆筒的底端，探杆的下部与位于封闭圆筒下方的扁铲侧胀探头固定连接，探杆为空心杆，气流管道惯穿探杆，探杆的顶端通过气流管道与体积控制单元相连通，探杆的底端位于扁铲侧胀探头中，扁铲侧胀探头的中部设有通孔，橡胶膜片固定连接在扁铲侧胀探头外壁面上，且橡胶膜片覆盖扁铲侧胀探头的通孔，气流管道的底端在扁铲侧胀探头的通孔处与橡胶膜片相对；数据采集仪表与主控器相连，主控器分别与电源、压力传感器、体积控制单元和推杆电机相连，压力传感器通过管道与气流管道相连。

进一步，所述的扁铲侧胀探头的横剖面呈圆形，扁铲侧胀探头呈橄榄球形；从中部到边缘，扁铲侧胀探头的厚度逐渐变薄。

进一步，所述的用于土壤原位测试的扁铲侧胀装置，还包括橡胶网格片，该橡胶网格片嵌至在扁铲侧胀探头和橡胶膜片之间。

进一步，所述的橡胶膜片由对海水呈惰性的材料制成。

进一步，所述的体积控制单元中设有活塞和与活塞相连的活塞杆，活塞杆通过导线与主控器相连。

有益效果：软土工程特性的准确鉴别是确保港口、码头等近岸工程建设可靠性的重要依据。本发明解决了国内外现有扁铲侧胀仪不能精确、可靠研究软土低应变条件下工程性质的缺陷，通过改变微型扁铲侧胀探头的形状与尺寸、膨胀膜的材料与尺寸和配备设施的结构优化，实现了可在软土中进行高精度、高分辨率的扁铲侧胀试验。该装置具有原位、高分辨率、高精度、可靠性和可重复性的特点。

附图说明

图1是本发明微型扁铲侧胀装置的元件装置图。

其中有：封闭圆筒1、数据采集仪表2、电源3、推杆电机4、主控器5、体积控制单元6、压力传感器7、气流管道8、移动台9、探杆10、扁铲侧胀探头11和橡胶膜片12。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案作出进一步说明。