[实用新型]土体三维有效应力测试装置

说明书

技术领域

本实用新型属于岩土工程领域，涉及一种土体三维有效应力测试装置，可用于饱和土体内三维有效应力的测试。

背景技术

土体的变形主要来源于土颗粒之间孔隙的变化，而土体的抗剪强度取决于土颗粒间的连接情况。从本质上来说，土的强度和变形取决于颗粒之间传递应力的大小。填海造陆、围湖造田、软土加固等河海工程建设都需要确定饱和土体的有效应力水平，以合理确定建筑物规模及工程建设速度。

饱和土是由土骨架、孔隙水组成的两相体系，在荷载作用下土骨架和孔隙水分别受力，由土骨架传递的力称为有效应力，由孔隙水传递的力称为孔隙水压力。饱和土体中的孔隙水压力在外荷载作用下随土中水的排出而逐渐消散，土颗粒趋于密实，依据孔隙水传递的应力最终转嫁给土颗粒来承担。因而，土体的变形与强度关键取决于有效应力的变化，确定土颗粒传递的有效应力显得尤为重要。

目前，研究土体有效应力对土体变形、强度和稳定性的贡献，主要通过三轴压缩仪量测三维应力状态下的孔隙水压力，然后求得有效应力。常规的三轴压缩仪因无法施加中主应力σ₂，严格来说并不是真正意义上的三轴仪；真三轴仪的出现解决了无法施加中主应力σ₂的不足，但真三轴仪无法实现π平面上任意洛德角应力路径试验，无法精确评估土体的应力应变趋势；基于空心扭剪仪的成果改变了以上的不足，实现了任意路径的土体的加载，但空心扭剪仪制样困难，无法满足大量及精确性试验。三轴仪及空心扭剪仪的不足还体现在加载装置及膜嵌入等边界条件对试验精度的影响。

CN200910062304.X公开了一种可用于原位测试的有效应力铲，该装置仅能测试土体横向或竖向的有效应力，不能测定土体的三维有效应力状态。因而，急需一种能够测试土体三维有效应力的实用技术，该技术将打破国内三维有效应力测试领域的空白，为解决岩土工程的强度与变形问题提供技术保障。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种土体三维有效应力测试装置及其测试方法，以实现土体内部三维有效应力的直接测试，进而为填海造陆、围湖造田等工程中的土体三维有效应力的确定提供可能。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种土体三维有效应力测试装置，该土体三维有效应力测试装置埋置于饱和土体内部，并与数据采集系统相连接，其中：该装置包括有六个土压力盒、一个孔隙水压力盒、基座、数据导线、防水密封胶、压力盒凹槽盖。所述基座呈六棱台与六棱柱组成的上下结构，且基座的顶面及所有侧面均设置有压力盒凹槽；孔隙水压力盒布置于基座顶面的压力盒凹槽内；三个土压力盒设置于基座六棱台侧面彼此不相邻的三个压力盒凹槽内，三个土压力盒设置于基座六棱柱侧面彼此不相邻的三个压力盒凹槽内；压力盒凹槽盖设置于基座侧面空置的压力盒凹槽内。六个土压力盒及一个孔隙水压力盒的数据导线经基座内部数据线孔道从数据线汇总孔引出后与数据采集系统相连接；用防水密封胶将土压力盒及孔隙水压力盒与基座之间的缝隙填满，即形成土体三维有效应力测试装置。

本实用新型效果是改善了依据三轴仪间接获取土体有效应力的不足，填补了土体三维有效应力不能直接测试的空白。为填海造陆、围湖造田等工程中的土体三维有效应力的确定提供了可能。设单个土压力盒及孔隙水压力盒的精度均为δ，则最大正应力精度为2.67，最大剪应力精度为2.08。精度的提高不仅能解决土体三维有效应力状态实际问题，还为土体的强度及变形研究提供了保障。

附图说明

图1为本实用新型的土体三维有效应力测试装置效果图；

图2为本实用新型涉及的基座效果图；

图3为本实用新型的土体三维有效应力测试装置建立的一种坐标系；

图4为本实用新型的土体三维有效应力测试装置透视图；

图5为本实用新型涉及的基座剖面图；

图6为本实用新型涉及的压力盒凹槽盖效果图。

图中：

1、土压力盒 2、孔隙水压力盒3、基座 4、数据导线

5、防水密封胶 6、压力盒凹槽盖7、压力盒凹槽

8、数据线孔道 9、数据线汇总孔

具体实施方式

结合附图对本实用新型的土体三维有效应力测试装置加以说明。