[发明专利]一种角度测量装置及其土体应变状态测试方法

说明书

本发明提供了一种角度测量装置及其土体应变状态测试方法，该角度测量装置包括外筒、内芯、受力板、电阻环、导线，外筒由上部分的圆柱体及下部的半圆柱体两部分组成，内芯包括内杆、接触端。通过受力板受力后带动内杆的转动使接触端与电阻环发生相对转动。测试土体应变状态方法的步骤是设定角度测量装置：将受力板侧端面调节至与外筒下端半圆柱面轴向平面垂直，将该装置与采集装置、电脑连接；建立受力板转动角度与测试数据的对应关系标定表；选择待测点并建立理论空间坐标系，将角度测量装置放入待测试土体中测量并比对测量结果。本发明的有益效果是：结构简单、测量方便；对于评价工程安全性及理论研究具有重要的现实意义。

技术领域

本发明属于土体变形监测及土体本构理论研究领域，特别是涉及一种角度测量装置及其土体应变状态测试方法。依据该角度测量装置能测试出变形土体变形角度，进而计算出该点的角应变。

背景技术

土体变形中，由角度变化量计算出的角应变也是衡量土体变形的重要参数。但是依照现有的装置及测试手段，测量出土体变形角度十分困难，而且测试出的数值不精准，针对现有的角度测量设备品种稀少、土体变形角度测试手段及测试精度不高等问题，本发明提出了一种角度测量装置及其使用方法。依据该发明，能准确测量出变形土体的变形角度及变形方向，对于土体本构研究及工程安全监测具有重要的应用意义。

发明内容

本发明的第一个目的是为了解决当土体产生变形时，能够准确测量出变形土体的变形角度及变形方向而提供一种角度测量装置。

本发明的第二个目的是提供测试变形土体变形状态测试方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种角度测量装置，包括圆柱形外壳体、内芯、内杆、电阻环、导线、弹簧和受力板，所述圆柱形外壳体下方为半圆柱体、上方为圆柱形外体；所述内芯置于圆柱形体外体内；所述内杆置于内芯且与外壳体同心，内杆顶部伸出内芯盖外部且与所述内芯盖上的电阻环触点相接，内杆底部穿过内芯底延伸至外筒且与受力板相连；所述弹簧套装在位于内芯底上的内杆上；所述电阻环与测量导线连接且经外壳体顶盖引出与外部静态应变数据采集装置相连接。

所述外壳体与内芯在内芯盖和筒体分别固定。

所述电阻环为半圆型，半径为1cm，电阻值范围为120Ω-350Ω的可变电阻。

所述弹簧为平面涡卷弹簧。

所述静态数据采集装置采用DH3816静态采集箱。

所述内杆底部与受力板经热熔胶粘合连接。

本发明的另一个技术方案是：一种土体应变状态测试方法，步骤如下：

1)设定角度测量装置：将受力板侧端面调节至与外筒下端半圆柱面轴向平面垂直，将装置与采集装置、采集装置与电脑连接并开启工作状态；

2)根据步骤1)建立受力板转动角度与测试数据的对应关系：在测试前进行装置标定，手动水平拨动受力板，此时受力板与外筒下端半圆柱面的径向产生夹角，从而改变受力板角度，受力板受力后移动带动内杆转动而改变接触端与电阻环上的位置测出电阻值，电信号依据电阻值的大小而变化，记录电信号值，由此得到受力板转动角度与测试数据的对应关系k；重复上述操作，依次将受力板顺时针拨动A1、A2、A3、A4、…多个角度，将对应产生的多个个负电信号μ1、μ2、μ3、μ4…；再依次将受力板逆时针拨动B1、B2、B3、B3、…多个角度，将对应产生多个正电信号η1、η2、η3、η4、..，将角度值与测得的对应数据建立标定表；

3)选择待测点并建立理论空间坐标系：设置角度测量装置埋置在理论最大变形方向垂直处，即内芯与最大变形方向垂直或在竖直、水平与地表夹角45度方向各埋置一个测量装置；