一種土體靜止側壓力系數測定儀制造技術

本發明專利技術提供了一種土體靜止側壓力系數測定儀，包括壓力室、加載裝置、測量控制裝置；所述加載裝置設于壓力室頂部或底部；所述壓力室包括底座、設于底座上的底板和支承墊、設于支承墊上的試樣筒、與試樣筒頂部開口配合的上壓板、自下而上依次設于上壓板上的加壓蓋板和荷重傳感器；所述底板為兩片半徑相同的半圓形金屬板組成的圓形底板；所述試樣筒由兩個半圓筒組成并在外側壁上通過至少二對拉壓力傳感器連接；所述上壓板由半圓形金屬板組成；所述測量控制裝置的信號接口分別與加載裝置、荷重傳感器以及拉壓力傳感器連接，所述測量控制裝置輸出信號至加載裝置，所述荷重傳感器和拉壓力傳感器輸出信號至測量控制裝置。該測定儀結構簡單，適用范圍廣。

【技術實現步驟摘要】
一種土體靜止側壓力系數測定儀
本專利技術屬于土體參數測量設備領域，特別涉及一種土體靜止側壓力系數測定儀。技術背景靜止側壓力系數是指土體在無側向變形條件下壓縮后的水平向主應力和豎向主應力之比，即原始應力狀態下的水平向主應力和豎向主應力之比，是巖土工程中一個非常重要的參數，實際應用范圍愈來愈廣，如確定水平場地中的應力狀態、計算靜止土壓力、土壩施工期的孔隙水壓力、樁側向摩擦力等需要準確地測定靜止側壓力系數。現有室內測定土體靜止側壓力系數的方法大致有兩種，一種是側向變形指示器法，即利用三軸剪切儀在橡皮膜包裹的試樣側面安裝側向變形指示器，用來反映在施加軸向壓力時是否會發生側向變形，若有側向變形的趨勢，立即增大側向壓力或減小軸向壓力， 保持試樣在軸向加壓過程中不發生側向變形；另一種是側壓力儀法，這種方法是試樣在施加垂直壓力后不允許發生側向變形，即垂直向應變和體積應變相等，在此條件下試樣側面所承受的壓力與豎向應力之比即靜止側壓力系數，此方法的側壁為橡皮膜水囊。上述兩種測定方法的側壁均為橡皮膜，對于飽和粘質土和砂質土靜止側壓力系數測定結果較準確， 然而，對粗粒土，在靜止側壓力系數測定時，由于側壁橡皮膜為可變性的軟質結構，軸向受壓，粗粒土側面的孔隙被軟質側壁橡皮膜嵌入，從而導致無法保證無側向變形的條件，因此，用于粗粒土靜止側壓力系數測定不可靠。粗粒土靜止側壓力系數至今沒有可靠的測定方法。
技術實現思路
專利技術目的本專利技術的目的是提供一種使用方便、測定結果準確的靜止側壓力系數測定儀。技術方案本專利技術提供的一種土體靜止側壓力系數測定儀，包括壓力室、加載裝置、測量控制裝置；所述加載裝置與壓力室連接，可設于壓力室頂部或底部；所述壓力室包括底座、設于底座上的底板和支承墊、設于支承墊上的試樣筒、與試樣筒頂部開口配合的上壓板、自下而上依次設于上壓板上的加壓蓋板和荷重傳感器；所述底板為兩片半徑相同的半圓形金屬板組成的圓形底板；所述底板底部設有第一滾珠腔組，所述第一滾珠腔組內設有滾珠；所述支承墊頂部設有第二滾珠腔組，所述第二滾珠腔組內設有滾珠；所述試樣筒為由兩個半徑相同的半圓筒組成并在外側壁上通過至少二對拉壓力傳感器連接的圓筒；所述上壓板為兩片半徑相同的半圓形金屬板組成的圓形上壓板；所述加壓蓋板下底面設有第三滾珠腔組，所述第三滾珠腔組內設有滾珠；所述測量控制裝置的信號接口分別與加載裝置、荷重傳感器以及拉壓力傳感器連接，所述測量控制裝置輸出信號至加載裝置，所述荷重傳感器和拉壓力傳感器輸出信號至測量控制裝置。該土體靜止側壓力系數測定儀包括由兩個半圓筒組成并由拉壓力傳感器連接的試樣筒，從而可以通過拉壓力傳感器直接測得側向膨脹力換算得試樣側向應力；試樣筒底部底板及頂部的上壓板為傳力板，均分別包括兩個半圓板，底部半圓板與底座之間、頂部半圓板與加壓蓋板之間設置滾珠以減小摩擦力，從而使測定結果更準確。作為本專利技術一種土體靜止側壓力系數測定儀的一種改進，所述由兩個半圓形金屬板組成的底板、由兩個半圓形金屬板組成的上壓板及由兩個半圓筒組成的試樣筒的直徑斷口位于同一平面內；從而使受力后，底板、上壓板以及試樣筒運動方向一致，保證了測量結果的準確。作為本專利技術一種土體靜止側壓力系數測定儀的另一種改進，所述底座頂部中間設有凸起的定位銷，所述底板底部設有與底座頂部定位銷配合的凹槽；通過凸起定位銷和凹槽的互相配合，從而使底板定位并牢固的固定于底座上，避免底板未放置于中心導致壓力不均勻使設備產生位移，從而保證了測定結果的準確。作為本專利技術一種土體靜止側壓力系數測定儀的另一種改進，所述支承墊為固定在底座邊緣頂部的相對設置的長方體墊塊，數量為2至4對。作為本專利技術一種土體靜止側壓力系數測定儀的另一種改進，所述拉壓力傳感器的數量為2至4對，相對均勻設置于試樣筒外側壁上。作為本專利技術一種土體靜止側壓力系數測定儀的另一種改進，所述第一滾珠腔組均勻分布于底板底部，滾珠腔內布置滾珠，滾珠可在底座頂面自由滾動。作為本專利技術一種土體靜止側壓力系數測定儀的另一種改進，所述第二滾珠腔組均勻分布于支承墊頂部，滾珠腔內布置滾珠。作為本專利技術一種土體靜止側壓力系數測定儀的另一種改進，所述第三滾珠腔組均勻分布于加壓蓋板底部，滾珠腔內布置滾珠。作為本專利技術一種土體靜止側壓力系數測定儀的另一種改進，所述加載裝置包括加壓油缸和頂邊可活動的加壓框 ，所述加壓油缸和壓力室自下而上依次設于加壓框內；通過加壓油缸對壓力室底座施壓，由加壓框頂邊提供反力，從而實現對壓力室中試樣的加壓。測定方法如下將待測土體置于試樣筒內，通過加壓油缸加壓，從而通過加壓框頂邊提供反力，并將力分別通過荷重傳感器、加壓蓋板、第三滾珠組及上壓板傳遞到試樣頂部，并通過荷重傳感器測定豎向荷載，通過拉壓力傳感器測定側向膨脹力；根據試樣面積計=N'算得試樣豎向應力％ S (N1為豎向荷重傳感器測量值；d為試樣直徑)，根據試樣直徑AU處的截面面積計算得側向應力σ, = Α(Ν3為4個拉壓力傳感器測量值之和；h為試樣高a ■ η度)，靜止側壓力系數由側向應力與豎向應力的比值確定。有益效果本專利技術提供的土體靜止側壓力系數測定儀結構簡單、使用方便，測定結果準確，適用范圍廣，可用于測定包括粗粒土及一般粘土、砂土在內的各種土體的靜止側壓力系數。附圖說明圖1為本專利技術土體靜止側壓力系數測定儀的結構示意圖。圖2為試樣筒結構示意圖。圖3為加壓蓋板結構示意圖。圖4為底座結構不意圖。圖5為砂土試樣的Ktl-O I關系圖。圖6為碎石土試樣的Ktl- σ I關系圖。其中，附圖標記分別為1為壓力室，2為加載裝置，3為測量控制裝置；101為底座，102為底板，103為支承墊，104為試樣筒，105為上壓板，106為加壓蓋板，107為荷重傳感器，108為拉壓力傳感器，109為定位銷，110為凹槽；201為加壓油缸，202為加壓框。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術的土體靜止側壓力系數測定儀做出進一步說明。土體靜止側壓力系數測定儀，見圖1至4，包括壓力室I、加載裝置2、測量控制裝置3。壓力室I包括底座101、設 于底座101上的底板102和支承墊103、設于支承墊103 上的試樣筒104、與試樣筒104頂部開口配合的上壓板105、自下而上依次設于上壓板105 上的加壓蓋板106和荷重傳感器107。本專利技術中，底座101頂部中間還設有凸起的定位銷 109，底板102底部設有與底座101頂部定位銷109配合的凹槽110 ;底板102為兩片半徑相同的半圓形金屬板組成的圓形底板，其底部均勻設置有第一滾珠腔組，第一滾珠腔組內設有滾珠。本專利技術中，支承墊103為固定在底座101邊緣頂部相對設置的墊塊，可選地，支承墊103為2至4對相對設置的長方體墊塊；支承墊103頂部均勻設置有第二滾珠腔組，第二滾珠腔組內設有滾珠。試樣筒104為由兩個半徑相同的半圓筒組成并在外側壁上通過2 對拉壓力傳感器108連接的圓筒，可選地，拉壓力傳感器108的數量也可以根據需要設置為二對以上任意合理的數量，相對均勻設置于試樣筒104外側壁上，優選地為2至4對；上壓板105為兩片半徑相同的半圓形金屬板組成的圓形上壓板；加壓蓋板106下底面均勻設置有第三滾珠腔組，第三滾珠腔組內設有滾珠。由兩個半圓形金屬板組成的底板102、由兩個半圓形金屬板組成的上本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種土體靜止側壓力系數測定儀，其特征在于：包括壓力室（1）、加載裝置（2）、測量控制裝置（3）；所述加載裝置（2）與壓力室（1）連接；所述壓力室（1）包括底座（101）、設于底座（101）上的底板（102）和支承墊（103）、設于支承墊（103）上的試樣筒（104）、與試樣筒（104）頂部開口配合的上壓板（105）、自下而上依次設于上壓板（105）上的加壓蓋板（106）和荷重傳感器（107）；所述底板（102）為兩片半徑相同的半圓形金屬板組成的圓形底板；所述底板（102）底部設有第一滾珠腔組，所述第一滾珠腔組內設有滾珠；所述支承墊（103）頂部設有第二滾珠腔組，所述第二滾珠腔組內設有滾珠；所述試樣筒（104）為由兩個半徑相同的半圓筒組成并在外側壁上通過至少二對拉壓力傳感器（108）連接的圓筒；所述上壓板（105）為兩片半徑相同的半圓形金屬板組成的圓形上壓板；所述加壓蓋板（106）下底面設有第三滾珠腔組，所述第三滾珠腔組內設有滾珠；所述測量控制裝置（3）的信號接口分別與加載裝置（2）、荷重傳感器（107）以及拉壓力傳感器（108）連接；所述測量控制裝置（3）輸出信號至加載裝置（2），所述荷重傳感器（107）和拉壓力傳感器（108）輸出信號至測量控制裝置（3）。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱俊高，安淑紅，朱夢媛，
申請(專利權)人：河海大學，
類型：發明
國別省市：