[发明专利]一种用于自由场应力测试的土压力传感器标定方法

摘要

一种用于自由场应力测试的土压力传感器标定方法，该方法从构造与土压力传感器使用环境一致的土介质应力状态出发，考虑了土压力传感器自身几何尺寸、与土介质的相互作用以及环圈仪标定试验设备边界等因素的影响，基于环圈仪侧壁和加载板等边界条件与土压力传感器本身引起的土介质应力场改变范围互不叠加原则确定环圈仪直径和高度等关键参数，在此基础之上制备环圈仪进行标定试验，实现了土压力传感器在土介质中精确标定的同时兼顾了试验的工作效率。

主权项

一种用于自由场应力测试的土压力传感器标定方法，包括以下步骤：a)测试变形模量：测出土压力传感器的变形模量(Eg)及土压力传感器拟使用环境中的土介质的变形模量(Es)；b)确定环圈仪的直径：按下式计算出环圈仪的直径D；D＝1.25d+2.5Lh，其中， L h = 0.4 ( 1 - E g / E s ) d 0.1 ≤ E g / E s ≤ 1 0.22 [ 1 - 1 / ( E g / E s ) 3 ] d 1 ≤ E g / E s ≤ 100 式中，d‑土压力传感器的直径；Lh‑土压力传感器引起的土介质应力场改变范围在径向的影响宽度；Eg‑土压力传感器的变形模量，Es‑拟使用环境中的土介质的变形模量；c)确定单个环圈的高度：环圈仪中单个环圈的高度H′，H′＝(0.1～0.2)D；d)确定环圈仪的高度：按下式计算出环圈仪的高度H；H＝h+2(Lv+Ls)其中：Ls＝0.25D L v = 1.3 ( 1 - E g / E s ) d 0.1 ≤ E g / E s ≤ 1 0.67 [ 1 - 1 / ( E g / E s ) 3 ] d 1 ≤ E g / E s ≤ 100 式中，h‑土压力传感器的厚度；Lv‑土压力传感器引起的土介质应力场改变范围在垂向的影响高度，Ls‑刚性加载板与土介质表面不均匀接触引起土介质应力场改变范围在垂向的影响深度；e)确定环圈数量：按下式试算出环圈数量n′，对试算环圈数量n′向上取整得环圈数量n；n′＝H/(H′+r)式中，H‑环圈仪的高度；H′‑单个环圈的高度；r‑环圈与底座、相邻环圈之间的间隙，取0.05～0.1倍单个环圈的高度H′。f)环圈仪的制备及标定试验：制备直径等于环圈仪的直径D、高度等于单个环圈的高度H′的环圈；环圈仪使用的环圈的数量等于环圈数量n；用该环圈仪对用于自由场应力测试的土压力传感器进行标定试验，得出荷载(p0)与土压力传感器输出值(q0)的关系p0＝k0q0，k0即土压力传感器的标定系数。