[发明专利]一种土压力测试装置有效

专利信息
申请号: 201710358421.5 申请日: 2017-05-19
公开(公告)号: CN107144377B 公开(公告)日: 2019-07-02
发明(设计)人: 李林毅;阳军生;张峥;张聪;傅金阳;张学民;王健宏;万志文;叶新田;郭健 申请(专利权)人: 中南大学
主分类号: G01L1/10 分类号: G01L1/10
代理公司: 长沙朕扬知识产权代理事务所(普通合伙) 43213 代理人: 杨斌
地址: 410075 湖南省长沙*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 土压力盒 土压力测试装置 隔离件 测试线 外界连通 横向力 容设 穿过 制作
【说明书】:

发明公开了一种土压力测试装置,包括土压力盒和与土压力盒连接的测试线,还包括用于保护土压力盒不受横向力作用的隔离件,土压力盒容设于隔离件中,测试线穿过隔离件与外界连通。该土压力测试装置具有结构简单、易于制作、成本低、使用方便和测量结果准确的优点。

技术领域

本发明涉及土工测试技术领域,具体涉及一种土压力测试装置。

背景技术

土压力盒适用于测量边坡、基坑、路基、堤坝、隧道等结构物的内部土压力,是土工测试中一种常用的重要元器件。将土压力盒测试线引出到指定的位置后,可以通过综合测试仪对土压力数据进行读取,进而对土压力的变化进行长期监测。

但值得注意的是,土压力盒的埋设方法对土压力盒测量值有较大影响,土压力盒测量的有效数据是垂直于土压力盒表面的均布压力,而不均匀力和侧向力均会对土压力盒的测量数据造成影响,使其测量结果存在较大偏差。如图6所示,传统振弦式土压力盒主要包括承载板a、圆筒壁b、立柱c、钢弦d、线圈e等。如图7所示,压力盒的承载板a,即受力弹性膜,在受到均布压力P后产生向下凹陷的变形,立柱c随着承载板a的变形发生转动,紧绷在立柱c上的钢弦d由此发生张力变形。施加电压信号的线圈e产生的磁场发生改变,使得钢弦d产生正弦自振,线圈e感应出的磁阻抗也会按照正弦频率发生变化,该正弦频率为钢弦d的自振频率,而钢弦d受到的张力大小与钢弦d的自振频率直接相关,由此得出土压力数据。如图8所示,当振弦式土压力盒受到横向力N作用时,承载板a向上隆起,此时立柱c发生反方向转动,由此得出的钢弦d的自振频率反应出的土压力数据为负值。所以,土压力盒在受到横向力时,会对测量数据造成极大的影响。

为了减小或消除横向力对测量结果的影响,常规做法是在埋设土压力盒前,先在土压力盒的周边包裹一层厚度为1cm~2cm的橡胶圈。在隧道工程领域,土压力盒通常埋设在围岩与初期支护之间,但围岩断面通常不是光滑的弧线轮廓,即使开挖凹槽进行埋设,土压力盒仍会受到横向力的作用,而隧道初期支护具有较大的轴力,对土压力盒的测试影响巨大。橡胶圈无法消除隧道支护轴力的影响,使得土压力盒测出的土压力数据受到影响甚至出现负值,数据准确性较低。另外,土压力盒埋设时要求在盒底铺一层经过筛选后颗粒均匀的细砂或砂浆来辅助,厚度为10cm~15cm,夯实铺平,但隧道工程中往往遇到富水地层,水流量较大时,无法利用细砂或砂浆进行辅助埋设。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足,提供一种结构简单、易于制作、成本低、使用方便和测量结果准确土压力测试装置。

为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:

一种土压力测试装置,包括土压力盒和与土压力盒连接的测试线,还包括用于保护土压力盒不受横向力作用的隔离件,所述土压力盒容设于所述隔离件中,所述测试线穿过隔离件与外界连通。

上述的土压力测试装置,优选的,所述隔离件包括空心管、柔性填充物和两层隔离层,所述柔性填充物和两层隔离层套设于空心管内,所述两层隔离层紧贴于土压力盒上、下两端,所述柔性填充物设于两层隔离层之间,且填充于土压力盒与空心管之间,所述空心管设有供测试线穿过的缺口。

上述的土压力测试装置,优选的,所述隔离层包括细砂垫层、水泥砂浆层和垫片,所述垫片紧贴于所述土压力盒端面,所述细砂垫层压紧于所述水泥砂浆层和垫片之间。

上述的土压力测试装置,优选的,所述水泥砂浆层的高度是细砂垫层的高度的2倍~8倍。

上述的土压力测试装置,优选的,所述空心管内壁涂覆有润滑剂层。

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