[发明专利]循环荷载下土体内应力测试简易仪器及方法

权利要求书

1.循环荷载下土体内应力测试简易仪器，其特征在于，包括土样周围位置静荷载施加系统、土样中心位置循环荷载施加系统、应力位移测量系统和计算机控制系统；

所述土样周围位置静荷载施加系统包括：刚性受力架，千斤顶，测力环，杠杆压力仪中的重型击实筒和压力传递杆；压力传递杆包括圆形板、圆柱传递杆和环形板，压力传递杆与千斤顶接触的部位为一圆形板，在圆形板与环形板之间均布四个圆柱传递杆，压力传递杆与土样接触的部位为一个环形板，环形板的外径151mm，内径50mm；

所述土样中心位置循环荷载施加系统包括：信号发生器、功率放大器、电动式激振器、激振器固定架、杠杆压力仪、承载板，且激振器被固定在激振器固定架上，向下输出激振力，激振器顶杆与杠杆压力仪的10倍杠杆压力位接触，杠杆压力仪设置在四个圆柱传递杆之间，杠杆压力仪作用于压力传递杆的环形板内径处；

所述应力位移测量系统包括：击实筒内电线导槽、微型孔隙水压力传感器、微型土压力传感器、位移传感器、数据采集记录仪，所述筒内电线导槽为一根方形空心管，电线导槽上半部分为四壁空心管，下半部分为三壁空心管；微型孔隙水压力传感器的导线和微型土压力传感器的导线从电线导槽中穿出。

2.根据权利要求1所述循环荷载下土体内应力测试简易仪器实现循环荷载下土体内应力测试简易方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据实验所需，制备某含水率条件的重塑土样；每组测试准备的土样应大于8kg；

(2)将击实筒与底座联接好，平稳至于刚性基础上；安装好护筒，在击实筒内壁均匀涂一层润滑油，称取一定量的试样，倒入击实筒，分层填筑；首先填筑40mm的土样，在中心处水平放置孔隙水压力传感器；孔隙水压力传感器周围用饱和的人工滤料包围，以保证孔隙水压力测量的准确性；然后填筑40mm的土样，在中心处水平放置土压力传感器；在压力盒上下表面均匀铺1.5cm厚的细砂，保证土压力盒受力均匀；孔隙水压力传感器和土压力传感器的电线需穿过电线导槽，以防止传感器导线阻碍土体压密和位移；继续向上填筑土样，最终填土高度应高于护筒最低面的25mm，擦净筒外壁；

(3)将击实筒和土样搬至周围位置静荷载施加系统；击实筒置于受力钢架中轴线位置，在土样筒上方依次放置全面积压板、压力传递杆、千斤顶、和测力环；通过控制千斤顶的位移，对击实筒内的土样施加拟定的固结压力；当固结位移小于0.1mm/h时，可视为固结完成；固结分饱和土固结和非饱和土固结两种情况，实验人员可根据实验情况的需要，在土样端部铺设滤纸或塑料薄膜；

(4)固结完成后，卸下护筒，移走全面积压板；按《土工试验方法标准6B/T50123-1999》用环刀取护筒部分的土，用环刀法测量土样的湿密度和干密度；用直刮刀修平击实筒顶部的试样；

(5)根据循环荷载实验的排水条件需要，设置不同的排水路径；单向上排水条件时，在土样上部铺设滤纸，在土样下部铺设塑料膜；双向排水条件时，在土样两端铺设滤纸；

(6)填筑击实筒土样和埋置测量传感器：按步骤（ 1） ～（ 5） 所述方法组装仪器；注意激振器顶杆与杠杆压力仪顶杆吊环部位恰好接触；位移传感器接触承压板；孔隙水压力传感器、土压力传感器和位移传感器均连接至数据采集仪和计算机系统；

(7)通过千斤顶向土样的周围位置施加与固结压力相等的周围压力；在杠杆压力仪的杠杆上放置祛码，使土样中心位置受到的静压力等于固结压力；激振器产生的激振力是为了模拟地基收到车辆荷载和外部冲击等产生的附加荷载；通过计算机控制系统，启动信号发生器，生成周期波形，传输至激振器形成周期荷载波，使土样中心部位除收到静载压力外，还受到一个周期循环荷载；

(8)在施加循环荷载前，记录土中土压力和孔隙水压力的初始值；土样在循环荷载过程中，记录得的土压力值和孔隙水压力值的实测值；压力实测值与初始值之差为土中附加应力响应；利用数据采集仪和计算机系统，记录土体内应力和沉降位移的过程量；

(9)试验完毕后，用环刀取试样筒内的土，用环刀法测量试验后土样的湿密度、干密度和含水率。