內(nèi)置式土壓力試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種內(nèi)置式土壓力試驗(yàn)系統(tǒng)，箱體為一個(gè)敞口長方體，箱體側(cè)板上留有二個(gè)矩形開口，矩形開口外焊接滑槽，滑槽內(nèi)中央放置滑塊，滑塊連接千斤頂，千斤頂焊接在千斤頂臺(tái)座上。連接鋼桿一端插入滑塊，連接鋼桿另一端與剛性擋墻剛性連接。彈性鋼片焊接在滑塊上。箱體內(nèi)填有土體，土體上表面放置柔性加載水囊，豎向承壓板固定在箱體頂部上。薄膜式壓力傳感器與孔壓探頭分別布設(shè)在剛性擋墻前側(cè)面和后側(cè)面上，滑槽內(nèi)安裝位移傳感器。該裝置滿足了不同地面荷載條件下，同時(shí)研究剛性擋墻發(fā)生不同位移模式下的主動(dòng)、被動(dòng)土壓力分布規(guī)律的需要，對(duì)于土壓力理論的發(fā)展，以及工程技術(shù)水平的提高具有重要意義。
【專利說明】
內(nèi)置式土壓力試驗(yàn)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及建筑與土木工程試驗(yàn)測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種內(nèi)置式土壓力試驗(yàn)系統(tǒng)，它適用于同時(shí)模擬剛性擋墻不同位移模式下的主動(dòng)、被動(dòng)土壓力試驗(yàn)，也適用于模擬不同荷載條件下的剛性擋墻土壓力試驗(yàn)。
【背景技術(shù)】
[0002]土建工程中許多構(gòu)筑物如擋土墻、橋臺(tái)、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)等擋土結(jié)構(gòu)，都支撐著土體，保持著土體穩(wěn)定，它們經(jīng)常承受著土體側(cè)壓力的作用，為了進(jìn)行土壓力相關(guān)理論研究，需要一套功能完善的試驗(yàn)裝置來進(jìn)行土壓力的實(shí)驗(yàn)室物理模擬。
[0003]目前，目前工程實(shí)踐中廣泛采用的土壓力評(píng)價(jià)方法仍是基于極限平衡理論的庫倫(Coulomb)和朗肯(Rankine)的土壓力理論以及基于庫侖滑楔理論和擬靜力法概念的Mononobe-Okabe地震土壓力公式。經(jīng)典的土壓力理論均假定擋墻的位移量足夠大，能使得墻后填土處于主動(dòng)或被動(dòng)極限狀態(tài)，只能計(jì)算墻后填土處于主動(dòng)和被動(dòng)極限狀態(tài)時(shí)的土壓力，沒有充分考慮擋土墻位移對(duì)土壓力的影響。然而實(shí)際工程中的土壓力是土體與擋土結(jié)構(gòu)之間相互作用的結(jié)果，擋土結(jié)構(gòu)的不同變位模式、土體的變形與強(qiáng)度特性都對(duì)土壓力的大小和分布規(guī)律產(chǎn)生影響。許多實(shí)際工程中，能夠使得墻后填土達(dá)到被動(dòng)極限平衡狀態(tài)的墻體位移量常常不會(huì)發(fā)生，土壓力可能是介于主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力之間的某一值。
[0004]傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論所采用的許多假設(shè)都在不同程度地回避受荷體與土體相互作用問題，因此使得橫向受荷體側(cè)土壓力計(jì)算方法缺乏理論依據(jù)，設(shè)計(jì)參數(shù)存在諸多假設(shè)和不確定性，因此，有必要研究擋墻的位移，亦即填土的側(cè)向變形，對(duì)土壓力大小及分布規(guī)律的影響。
[0005]模型試驗(yàn)是揭示土壓力隨擋墻位移變化發(fā)展規(guī)律和驗(yàn)證土壓力理論的有力工具。為解決上述問題，研制一種內(nèi)置式土壓力試驗(yàn)系統(tǒng)，可同時(shí)完成剛性擋墻不同位移模式下的主動(dòng)、被動(dòng)土壓力試驗(yàn)，在工程上，為設(shè)計(jì)擋土結(jié)構(gòu)時(shí)，更好的確定土壓力的性質(zhì)、大小、方向和作用點(diǎn)，對(duì)于土壓力理論的發(fā)展，以及工程技術(shù)水平的提高都具有重要意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的是針對(duì)土建工程中承受著土體側(cè)壓力的構(gòu)筑物，是在于提供了一種內(nèi)置式土壓力試驗(yàn)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)合理，操作方便，高效節(jié)約，性能優(yōu)異，滿足了不同地面荷載條件下，剛性擋墻發(fā)生不同位移模式下土壓力分布規(guī)律的研究需要，對(duì)于土壓力理論的發(fā)展，以及工程技術(shù)水平的提高具有重要意義。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)上述目的:
一種內(nèi)置式土壓力試驗(yàn)系統(tǒng)，它由箱體、上滑塊、下滑塊、上滑槽、下滑槽、上千斤頂、下千斤頂、剛性擋墻、豎向承壓板、柔性加載水囊、薄膜式壓力傳感器、孔壓探頭、位移傳感器等部件構(gòu)成。
[0008]其特征在于:箱體為一個(gè)長3m，寬1.2m，高1.5m的鋼制敞口長方體狀容器，箱體由槽鋼、工字鋼等型鋼焊接而成，以保證足夠大的剛度。
[0009]所述的箱體后側(cè)板下部中央距下沿10?15cm處焊接進(jìn)水管，進(jìn)水管作為試驗(yàn)中土體水分輸入通道，箱體前側(cè)板上部中央距上沿10?15cm處焊接排氣管，排氣管作為試驗(yàn)中土體內(nèi)空氣排出通道。
[0010]所述的箱體內(nèi)部緊貼前側(cè)板和后側(cè)板內(nèi)壁各放置一塊多孔板，多孔板距箱體前側(cè)板和后側(cè)板I?2cm，并與箱體前側(cè)板和后側(cè)板平行，多孔板寬度與箱體寬度相同，多孔板的高度比箱體高度小8?10cm，此高度略大于柔性加載水囊的滿水高度，保證柔性加載水囊的加載空間。
[0011]所述的箱體的左、右箱體側(cè)板規(guī)格相同，左、右箱體側(cè)板上均留有二個(gè)矩形開口，矩形開口的縱軸線水平，上矩形開口中心點(diǎn)位于箱體側(cè)板豎向中軸線上2/3高度處，下矩形開口中心點(diǎn)位于箱體側(cè)板豎向中軸線上1/3高度處，上矩形開口長20?25cm，高8?10cm，下矩形開口長20~25cm，高4?6cm。
[0012]所述的箱體側(cè)板的上矩形開口和下矩形開口處的外側(cè)壁上分別焊接上滑槽和下滑槽，上滑槽和下滑槽的敞口面朝向箱體側(cè)板上的相應(yīng)的矩形開口，上滑槽和下滑槽的前側(cè)壁分別開有貫穿性圓柱孔A和貫穿性圓柱孔B;上滑槽內(nèi)中央放置上滑塊，上千斤頂?shù)幕钊麠U穿過上滑槽前側(cè)壁的貫穿性圓柱孔A，通過球鉸與上滑塊前側(cè)面中心連接，上千斤頂焊接在上千斤頂臺(tái)座上；下滑槽內(nèi)中央放置下滑塊，下千斤頂?shù)幕钊麠U穿過下滑槽前側(cè)壁的貫穿性圓柱孔B，通過球鉸與下滑塊的前側(cè)面中心連接，下千斤頂焊接在下千斤頂臺(tái)座上，上千斤頂臺(tái)座和下千斤頂臺(tái)座分別焊接在箱體側(cè)板前端部外壁2/3高度處和1/3高度處。
[0013]所述的上滑槽和下滑槽均為敞口凹形槽體，上滑槽和下滑槽的軸線保持水平，敞口面向箱體，上滑槽內(nèi)空尺寸為長60?80cm，寬10?12cm，高12?15cm，上滑槽敞口面的中心與箱體側(cè)板的上矩形開口中心在豎直面內(nèi)重合;下滑槽內(nèi)空尺寸為長60?80cm，寬10?12cm，高10?12cm，下滑槽敞口面的中心與箱體側(cè)板的下矩形開口中心在豎直面內(nèi)重合。
[0014]所述的上滑塊和下滑塊均是鋼制長方體，上滑塊或下滑塊的寬度和高度較上滑槽或下滑槽內(nèi)空寬度和高度相應(yīng)小1_。
[0015]所述的上滑塊朝向箱體的側(cè)面在中心處車有一深度約5?6cm的豎直槽口D，槽口 D平面形狀為矩形與上下二個(gè)半圓組合而成，槽口 D的寬度較上連接鋼桿外徑大1mm，槽口 D的高度為9?1cm;下滑塊朝向箱體的側(cè)面在中心處鉆有一深度約5?6cm的圓柱孔C，圓柱孔C的內(nèi)徑較下連接鋼桿的外徑大1mm。
[0016]所述的千斤頂臺(tái)座是長和寬均為15?16cm的型鋼板，共有四個(gè)，左右箱體側(cè)板上各焊接二個(gè)，千斤頂臺(tái)座與箱體側(cè)板垂直并與箱體前側(cè)板平行。
[0017]所述的上連接鋼桿的一端直接插入上滑塊的豎直槽口D中，上連接鋼桿的另一端與剛性擋墻剛性連接;下連接鋼桿的一端直接插入下滑塊的圓柱孔C內(nèi)，下連接鋼桿的另一端與剛性擋墻剛性連接。圓柱孔C的底端從中心處開有直徑3cm的直角狀細(xì)孔，細(xì)孔沿圓柱孔C底端延伸2?3cm后，發(fā)生90°轉(zhuǎn)向并斜向下從下滑塊后側(cè)面穿出。上連接鋼桿和下連接鋼桿是長度8?1cm，外徑40?50mm，內(nèi)徑20mm的鋼制空心圓柱，上連接鋼桿和下連接鋼桿插入上滑塊和下滑塊的深度均為45?55mm。
[0018]所述的上彈性鋼片和下彈性鋼片分別焊接在上滑塊和下滑塊朝向箱體的側(cè)面上，其安裝位置分別對(duì)應(yīng)箱體側(cè)板的上矩形開口和下矩形開口。上滑塊在上連接鋼桿的兩邊分別焊接二片上彈性鋼片，下滑塊在下連接鋼桿的兩邊分別焊接二片下彈性鋼片。上彈性鋼片和下彈性鋼片均為厚度I?2mm、長度20?25cm的薄鋼片，上彈性鋼片高度比箱體側(cè)板的上矩形開口的高度小I?2mm，下彈性鋼片高度比箱體側(cè)板的下矩形開口的高度小I?2mm。彈性鋼片在滑塊滑動(dòng)過程中可以覆蓋箱體側(cè)板上的矩形開口，防止試樣漏進(jìn)滑槽內(nèi)。
[0019]所述的箱體內(nèi)填有土體，土體上表面水平，距箱體頂端5?6cm;剛性擋墻豎直埋設(shè)于土體中，土體上表面超過剛性擋墻15cm以上。土體上表面水平放置柔性加載水囊，柔性加載水囊上水平放置豎向承壓板，豎向承壓板通過螺栓固定連接在箱體頂部上，在豎向承壓板與箱體接觸部位設(shè)置密封膠帶，防止土體中水分滲出。試驗(yàn)中通過柔性加載水囊加壓，來模擬土體表面豎向荷載，柔性加載水囊可以實(shí)現(xiàn)向土體柔性加載，保證受力均勻，減小測試誤差。
[0020]所述的在剛性擋墻前側(cè)面和后側(cè)面的豎向軸線處各布設(shè)一組薄膜式壓力傳感器，在剛性擋墻前側(cè)面和后側(cè)面上各布設(shè)二只孔壓探頭，在上滑槽和下滑槽內(nèi)部后端各安裝一只位移傳感器，位移傳感器水平放置，位移傳感器頂桿頭直接頂在上滑塊或下滑塊的后側(cè)面中心。
[0021]所述的剛性擋墻為厚度約10?15cm的鋼板與型鋼制成的組合型鋼板，剛性擋墻為內(nèi)部有剛性支撐的空心厚板狀結(jié)構(gòu)，剛性擋墻寬度比箱體寬度小約6?10mm，高度約90?10cm0
[0022]所述的下連接鋼桿末端密封連接一條空心軟管，軟管直徑2cm，軟管在下滑塊中通過圓柱孔C底端的細(xì)孔從后側(cè)面穿出下滑塊，通過在下滑槽后側(cè)壁中間偏下的位置鉆孔將軟管穿出下滑槽，軟管與下滑槽間布設(shè)密封圈，防止水分流失。薄膜式壓力傳感器和孔壓探頭所連接的數(shù)據(jù)線，通過在剛性擋墻上開孔進(jìn)入剛性擋墻內(nèi)部，經(jīng)由下連接鋼桿和軟管穿出箱體，在外部連接采集儀等試驗(yàn)測試裝置。
[0023]所述的位移傳感器從上滑槽或下滑槽的后壁鉆孔穿出，位移傳感器與上滑槽或下滑槽之間布設(shè)密封圈，防止漏水。
[0024]
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:
1)裝置可實(shí)現(xiàn)擋土結(jié)構(gòu)平動(dòng)、繞頂部轉(zhuǎn)動(dòng)、繞底部轉(zhuǎn)動(dòng)等多種不同的位移模式，并可精確控制平動(dòng)位移和轉(zhuǎn)動(dòng)位移、角度，從而測試各種工況下土壓力的分布情況；
2)裝置設(shè)置了豎向承壓板和柔性加載水囊組成的豎向加壓裝置，一方面，可以實(shí)現(xiàn)且更好的模擬地面荷載作用下的土壓力；另一方面，對(duì)于諸如黏性土，土體本身有一定的自立能力，在常規(guī)工況的試驗(yàn)中，其主動(dòng)土壓力難以發(fā)揮，此時(shí)土體表面的上覆荷載對(duì)其主動(dòng)土壓力的發(fā)揮有驅(qū)動(dòng)作用，以通過測試獲得該類土的力學(xué)性能。
[0025]3)相對(duì)于既有土壓力試驗(yàn)裝置，本裝置將模擬擋墻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，即千斤頂及活塞桿通過滑塊過渡，轉(zhuǎn)移至模型箱體和土體外部，減少驅(qū)動(dòng)加載給土體帶來的擾動(dòng)和測試誤差，更真實(shí)的反映擋墻土壓力測試結(jié)果；
4)裝置通過土體內(nèi)置擋墻，通過一次試驗(yàn)可同時(shí)完成土體主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力的測試，大大節(jié)約了人力物力成本和測試效率；
5)裝置設(shè)置了進(jìn)水管、排氣管與多孔板，實(shí)現(xiàn)向土體中施加水壓力，可完成在不同滲流條件下土壓力的模擬；6)通過千斤頂不等量的推動(dòng)，可研究整體主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力的分布，以及上部(下部)土體承受主動(dòng)土壓力而下部(上部)土體承受被動(dòng)土壓力的特殊工況的規(guī)律性探討；申請(qǐng)者利用本裝置開展了擋墻主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)土壓力試驗(yàn)結(jié)果均與工程實(shí)際保持較高的一致性(見圖6、圖7)，較好的反映出擋墻主動(dòng)土壓力與被動(dòng)土壓力分布特征與變化規(guī)律，滿足了土壓力模型試驗(yàn)的需求。
[0026]該內(nèi)置式土壓力試驗(yàn)系統(tǒng)，通過將擋墻置于土體內(nèi)部，模擬擋墻土壓力平面應(yīng)變問題，可同時(shí)完成土體主動(dòng)、被動(dòng)土壓力的測試，高效節(jié)約，并滿足了在不同位移模式下，擋土結(jié)構(gòu)土壓力的性質(zhì)、大小、方向和作用點(diǎn)的確定需求，對(duì)工程設(shè)計(jì)、施工有較好的指導(dǎo)作用，對(duì)于土壓力理論的發(fā)展，以及工程技術(shù)的提高都具有重要意義。
【附圖說明】
[0027]圖1為一種內(nèi)置式土壓力試驗(yàn)系統(tǒng)俯視圖。
[0028]圖2為一種內(nèi)置式土壓力試驗(yàn)系統(tǒng)主視圖。
[0029]圖3為一種內(nèi)置式土壓力試驗(yàn)系統(tǒng)剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖4為一種下滑塊組件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031 ]圖5為一種上滑塊組件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖6為一種試驗(yàn)結(jié)果中主動(dòng)土壓力分布隨位移演化特征圖。
[0033]圖7為一種試驗(yàn)結(jié)果中被動(dòng)土壓力分布隨位移演化特征圖。
[0034]圖中:
I—箱體，11—箱體側(cè)板，12—多孔板，13—進(jìn)水管，14—排氣管，211—上滑塊，212—下滑塊，221—上彈性鋼片，222—下彈性鋼片，231—上連接鋼桿，232—下連接鋼桿，31—上滑槽，32—下滑槽，41一上千斤頂，42—下千斤頂，421—上千斤頂臺(tái)座，422—下千斤頂臺(tái)座，5—?jiǎng)傂該鯄Γ?—豎向承壓板，61—密封膠帶，7—柔性加載水囊，81—薄膜式壓力傳感器(MFF系列多點(diǎn)薄膜壓力測試系統(tǒng))，82—孔壓探頭(PW系列孔隙水壓力計(jì))，83—位移傳感器(符合量程100~150_，精度為1/100_的各種彈簧回彈式位移計(jì))，9一土體。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
根據(jù)圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7可知，一種內(nèi)置式土壓力試驗(yàn)系統(tǒng)，它由箱體1、上滑塊211、下滑塊212、上滑槽31、下滑槽32、上千斤頂41、下千斤頂42、剛性擋墻5、豎向承壓板6、柔性加載水囊7、薄膜式壓力傳感器81、孔壓探頭82、位移傳感器83等部件構(gòu)成。
[0036]其特征在于:箱體I為一個(gè)長3m，寬1.2m，高1.5m的鋼制敞口長方體狀容器，箱體I由槽鋼、工字鋼等型鋼焊接而成，以保證足夠大的剛度。
[0037]所述的箱體I后側(cè)板下部中央距下沿1或12或15cm處焊接進(jìn)水管13，進(jìn)水管13作為試驗(yàn)中土體9水分輸入通道，箱體I前側(cè)板上部中央距上沿10或12或15cm處焊接排氣管14，排氣管14作為試驗(yàn)中土體9內(nèi)空氣排出通道。
[0038]所述的箱體I內(nèi)部緊貼前側(cè)板和后側(cè)板內(nèi)壁各放置一塊多孔板12，多孔板12距箱體I前側(cè)板和后側(cè)板I或2cm，并與箱體I前側(cè)板和后側(cè)板平行，多孔板12寬度與箱體I寬度相同，多孔板12的高度比箱體I高度小8或9或10cm，此高度略大于柔性加載水囊7的滿水高度，保證柔性加載水囊7的加載空間。
[0039]所述的箱體I的左、右箱體側(cè)板11規(guī)格相同，左、右箱體側(cè)板11上均留有二個(gè)矩形開口，矩形開口的縱軸線水平，上矩形開口中心點(diǎn)分別位于箱體側(cè)板11豎向中軸線上2/3高度處，下矩形開口中心點(diǎn)分別位于箱體側(cè)板11豎向中軸線上1/3高度處，上矩形開口長20或21或22或23或24或25cm，高8或9或10cm，下矩形開口長20或21或22或23或24或25cm，高4或5或 6cm。
[0040]所述的箱體側(cè)板11的上矩形開口和下矩形開口處的外側(cè)壁上分別焊接上滑槽31和下滑槽32，上滑槽31和下滑槽32的敞口面朝向箱體側(cè)板11上的相應(yīng)的矩形開口，上滑槽31和下滑槽32的前側(cè)壁分別開有貫穿性圓柱孔A和貫穿性圓柱孔B;上滑槽31內(nèi)中央放置上滑塊211，上千斤頂41的活塞桿穿過上滑槽31前側(cè)壁的貫穿性圓柱孔A，通過球鉸與上滑塊211前側(cè)面中心連接，上千斤頂41焊接在上千斤頂臺(tái)座421上；下滑槽32內(nèi)中央放置下滑塊212，下千斤頂42的活塞桿穿過下滑槽32前側(cè)壁的貫穿性圓柱孔B，通過球鉸與下滑塊212的前側(cè)面中心連接，下千斤頂42焊接在下千斤頂臺(tái)座422上，上千斤頂臺(tái)座421和下千斤頂臺(tái)座422分別焊接在箱體側(cè)板11前端部外壁2/3高度處和1/3高度處。
[0041]所述的上滑槽31和下滑槽32均為敞口凹形槽體，上滑槽31和下滑槽32的軸線保持水平，敞口面向箱體I，上滑槽31內(nèi)空尺寸為長60或70或80cm，寬10或11或12cm，高12或13或14或15cm，上滑槽31敞口面的中心與箱體側(cè)板11的上矩形開口中心在豎直面內(nèi)重合；下滑槽32內(nèi)空尺寸為長60或70或80cm，寬10或11或12cm，高10或11或12cm，下滑槽32敞口面的中心與箱體側(cè)板11的下矩形開口中心在豎直面內(nèi)重合。
[0042]所述的上滑塊211和下滑塊212均是鋼制長方體，上滑塊211或下滑塊212的寬度和高度較上滑槽31或下滑槽32內(nèi)空寬度和高度相應(yīng)小1_。
[0043]所述的上滑塊211朝向箱體I的側(cè)面在中心處車有一深度約5?6cm的豎直槽口D，槽口 D平面形狀為矩形與上下二個(gè)半圓組合而成，槽口 D的寬度較上連接鋼桿231外徑大1mm，槽口 D的高度為9或10cm;下滑塊212朝向箱體I的側(cè)面在中心處鉆有一深度約5或6cm的圓柱孔C，圓柱孔C的內(nèi)徑較下連接鋼桿232的外徑大1mm。
[0044]所述的上千斤頂臺(tái)座421和下千斤頂臺(tái)座422均是長和寬均為15或16cm的型鋼板，共有四個(gè)，左右箱體側(cè)板11上各焊接二個(gè)，上千斤頂臺(tái)座421和下千斤頂臺(tái)座422與箱體側(cè)板11垂直并與箱體I前側(cè)板平行。
[0045]所述的上連接鋼桿231的一端直接插入上滑塊211的豎直槽口D中，上連接鋼桿231的另一端與剛性擋墻5剛性連接;下連接鋼桿232的一端直接插入下滑塊212的圓柱孔C內(nèi)，下連接鋼桿232的另一端與剛性擋墻5剛性連接。圓柱孔C的底端從中心處開有直徑3cm的直角狀細(xì)孔，細(xì)孔沿圓柱孔C底端延伸2或3cm后，發(fā)生90°轉(zhuǎn)向并斜向下從下滑塊212后側(cè)面穿出。上連接鋼桿231和下連接鋼桿232是長度8或9或10cm，外徑40或45或50mm，內(nèi)徑20mm的鋼制空心圓柱，上連接鋼桿231和下連接鋼桿232插入上滑塊211和下滑塊212的深度均為45或50或55mm0
[0046]所述的上彈性鋼片221和下彈性鋼片222分別焊接在上滑塊211和下滑塊212朝向箱體I的側(cè)面上，其安裝位置分別對(duì)應(yīng)箱體側(cè)板11的上矩形開口和下矩形開口。上滑塊211在上連接鋼桿231的兩邊分別焊接二片上彈性鋼片221，下滑塊212在下連接鋼桿232的兩邊分別焊接二片下彈性鋼片222。上彈性鋼片221和下彈性鋼片222均為厚度I或2mm、長度20或22或25cm的薄鋼片，上彈性鋼片221高度比箱體側(cè)板11的上矩形開口的高度小I或2mm，下彈性鋼片222高度比箱體側(cè)板11的下矩形開口的高度小I或2mm。彈性鋼片在滑塊滑動(dòng)過程中可以覆蓋箱體側(cè)板11上的矩形開口，防止試樣漏進(jìn)滑槽內(nèi)。
[0047]所述的箱體I內(nèi)填有土體9，土體9上表面水平，距箱體I頂端5或6cm;剛性擋墻5豎直埋設(shè)于土體9中，土體9上表面超過剛性擋墻5 15cm以上。土體9上表面水平放置柔性加載水囊7，柔性加載水囊7上水平放置豎向承壓板6，豎向承壓板6通過螺栓固定連接在箱體I頂部上，在豎向承壓板6與箱體I接觸部位設(shè)置密封膠帶61，防止土體9中水分滲出。試驗(yàn)中通過柔性加載水囊7加壓，來模擬土體9表面豎向荷載，柔性加載水囊7可以實(shí)現(xiàn)向土體9柔性加載，保證受力均勻，減小測試誤差。
[0048]所述的在剛性擋墻5前側(cè)面和后側(cè)面的豎向軸線處各布設(shè)一組薄膜式壓力傳感器81，在剛性擋墻5前側(cè)面和后側(cè)面上各布設(shè)二只孔壓探頭82，在上滑槽31和下滑槽32內(nèi)部后端各安裝一只位移傳感器83，位移傳感器83水平放置，位移傳感器83頂桿頭直接頂在上滑塊211或下滑塊212的后側(cè)面中心。
[0049]所述的剛性擋墻5為厚度約10或12或15cm的鋼板與型鋼制成的組合型鋼板，剛性擋墻5為內(nèi)部有剛性支撐的空心厚板狀結(jié)構(gòu)，剛性擋墻5寬度比箱體I寬度小約6或8或10mm，高度約90或95或10cm0
[0050]所述的下連接鋼桿232末端密封連接一條空心軟管，軟管直徑2cm，軟管在下滑塊212中通過圓柱孔C底端的細(xì)孔從后側(cè)面穿出下滑塊212，通過在下滑槽32后側(cè)壁中間偏下的位置鉆孔將軟管穿出下滑槽32，軟管與下滑槽32間布設(shè)密封圈，防止水分流失。薄膜式壓力傳感器81和孔壓探頭82所連接的數(shù)據(jù)線，通過在剛性擋墻5上開孔進(jìn)入剛性擋墻5內(nèi)部，經(jīng)由下連接鋼桿232和軟管穿出箱體I，在外部連接采集儀等試驗(yàn)測試裝置。
[0051]所述的位移傳感器83從上滑槽31或下滑槽32的后壁鉆孔穿出，位移傳感器83與上滑槽31或下滑槽32之間布設(shè)密封圈，防止漏水。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種內(nèi)置式土壓力試驗(yàn)系統(tǒng)，它由箱體(I)、上滑塊(211)、下滑塊(212)、上滑槽(31)、下滑槽(32)、上千斤頂(41)、下千斤頂(42)、剛性擋墻(5)、豎向承壓板(6)、柔性加載水囊(7)、薄膜式壓力傳感器(81)、孔壓探頭(82)、位移傳感器(83)構(gòu)成，其特征在于:箱體(I)為一個(gè)長3m，寬1.2m，高1.5m的鋼制敞口長方體狀容器;箱體(I)后側(cè)板下部中央距下沿10?15cm處焊接進(jìn)水管(13)，箱體(I)前側(cè)板上部中央距上沿10?15cm處焊接排氣管(14);箱體(I)內(nèi)部緊貼前側(cè)板和后側(cè)板內(nèi)壁各放置一塊多孔板(12 );箱體(I)的左、右箱體側(cè)板(II)規(guī)格相同，左、右箱體側(cè)板(11)上均留有二個(gè)矩形開口，矩形開口的縱軸線水平，上矩形開口中心點(diǎn)位于箱體側(cè)板(11)豎向中軸線上2/3高度處，下矩形開口中心點(diǎn)位于箱體側(cè)板(I I)豎向中軸線上1/3高度處，上矩形開口長20?25cm，高8?10cm，下矩形開口長20?25cm，高4?6cm;箱體側(cè)板(11)的上矩形開口和下矩形開口處的外側(cè)壁上分別焊接上滑槽(31)和下滑槽(32)，上滑槽(31)和下滑槽(32)的敞口面朝向箱體(I)的箱體側(cè)板(11)上的相應(yīng)的矩形開口，上滑槽(31)和下滑槽(32)的前側(cè)壁分別開有貫穿性圓柱孔A和貫穿性圓柱孔B;上滑槽(31)內(nèi)中央放置上滑塊(211)，上千斤頂(41)的活塞桿穿過上滑槽(31)前側(cè)壁的貫穿性圓柱孔A，通過球鉸與上滑塊(211)前側(cè)面中心連接，上千斤頂(41)焊接在上千斤頂臺(tái)座(421)上;下滑槽(32)內(nèi)中央放置下滑塊(212)，下千斤頂(42)的活塞桿(412)穿過下滑槽(32)前側(cè)壁的貫穿性圓柱孔B，通過球鉸與下滑塊(212)的前側(cè)面中心連接，下千斤頂(42)焊接在下千斤頂臺(tái)座(422)上，上千斤頂臺(tái)座(421)和下千斤頂臺(tái)座(422)分別焊接在箱體側(cè)板(11)前端部外壁2/3高度處和1/3高度處；上連接鋼桿(231)的一端直接插入上滑塊(211)的豎直槽口D中，上連接鋼桿(231)的另一端與剛性擋墻(5)剛性連接；下連接鋼桿(232)的一端直接插入下滑塊(212)的圓柱孔C內(nèi)，下連接鋼桿(232)的另一端與剛性擋墻(5)剛性連接；上彈性鋼片(221)和下彈性鋼片(222)分別焊接在上滑塊(211)和下滑塊(212)朝向箱體(I)的側(cè)面上，其安裝位置分別對(duì)應(yīng)箱體側(cè)板(11)的上矩形開口和下矩形開口；箱體(I)內(nèi)填有土體(9)，土體(9)上表面水平，距箱體(I)頂端5?6cm;剛性擋墻(5)豎直埋設(shè)于土體(9)內(nèi)部中央;土體(9)上表面水平放置柔性加載水囊(7)，柔性加載水囊(7)上水平放置豎向承壓板(6)，豎向承壓板(6)通過螺栓固定連接在箱體(I)頂部上，在豎向承壓板(6)與箱體(I)頂部接觸部位設(shè)置密封膠帶(61);在剛性擋墻(5)前側(cè)面和后側(cè)面的豎向軸線處各布設(shè)一組薄膜式壓力傳感器(81)，在剛性擋墻(5)前側(cè)面和后側(cè)面上各布設(shè)二只孔壓探頭(82)，在上滑槽(31)和下滑槽(32)內(nèi)部后端各安裝一只位移傳感器(83)，位移傳感器(83)水平放置，位移傳感器(83)頂桿頭直接頂在上滑塊(21)或下滑塊(22)的后側(cè)面中心。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置式土壓力試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的上滑槽(31)和下滑槽(32)均為敞口凹形槽體，上滑槽(31)和下滑槽(32)的縱軸線保持水平，敞口面向箱體(I)，上滑槽(31)內(nèi)空尺寸為長60?80cm，寬10?12cm，高12?15cm，上滑槽(31)敞口面的中心與箱體側(cè)板(11)的上矩形開口中心在豎直面內(nèi)重合；下滑槽(32)內(nèi)空尺寸為長60?80cm，寬10?12cm，高10?12cm，下滑槽(32 )敞口面的中心與箱體側(cè)板(11)的下矩形開口中心在豎直面內(nèi)重合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置式土壓力試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的上滑塊(211)和下滑塊(212)均是鋼制長方體，上滑塊(211)或下滑塊(212)的寬度和高度較上滑槽(31)或下滑槽(32)內(nèi)空寬度和高度相應(yīng)小Imm;上滑塊(211)朝向箱體(I)的側(cè)面在中心處車有一深度約5?6cm的豎直槽口 D，槽口 D平面形狀為矩形與上下二個(gè)半圓組合而成，槽口 D的寬度較上連接鋼桿(231)外徑大1mm，槽口 D的高度為9?1cm;下滑塊(212)朝向箱體(I)的側(cè)面在中心處鉆有一深度約5?6cm的圓柱孔C，圓柱孔C的內(nèi)徑較下連接鋼桿(232)的外徑大Imnin4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置式土壓力試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的剛性擋墻(5)為厚度10?15cm的鋼板與型鋼制成的組合型鋼板，剛性擋墻為內(nèi)部有剛性支撐的空心厚板狀結(jié)構(gòu)，剛性擋墻寬度比箱體(I)寬度小6?10mm，高度90?100cm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置式土壓力試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的上連接鋼桿(231)和下連接鋼桿(232)是長度8?10cm，外徑40?50mm，內(nèi)徑20mm的鋼制空心圓柱，上連接鋼桿(231)和下連接鋼桿(232)插入上滑塊(211)和下滑塊(212)的深度均為45?55mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置式土壓力試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的上彈性鋼片(221)和下彈性鋼片(222)均為厚度I?2mm、長度20?25cm的薄鋼片，上彈性鋼片(221)高度比箱體側(cè)板(11)的上矩形開口的高度小I?2_，下彈性鋼片(222)高度比箱體側(cè)板(11)的下矩形開口的高度小I?2_。
【文檔編號(hào)】G01N3/12GK105928794SQ201610277963
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日
【發(fā)明人】陳善雄, 戴張俊
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所