CN101270972A - 土体内部变形测试装置 - Google Patents

Abstract

一种岩土工程测试技术领域的土体内部变形测试装置，本发明包括：变形协调片、位移传递杆、软套管和位移计，其中：变形协调片预埋于土体内待测位置，变形协调片的中心与位移传递杆固定连接，位移传递杆的另一端与位移计相连，位移传递杆位于软套管内，软套管将位移传递杆与管外土体隔离。本发明结构简单、加工方便、操作简单，应用于土工模型试验测试，可便捷测试土体内部位移情况，测试结果准确可靠。

Description

土体内部变形测试装置

技术领域

本发明涉及的是一种岩土工程技术领域的测试装置，具体是一种土体内部变形测试装置。

背景技术

岩土工程模型试验是岩土工程领域最基本的研究方法，在土工模型试验中往往需要对土体内部的变形受力进行测试，但目前缺少关于土体内部变形的测试装置与手段，从而影响试验结果的分析与判断。目前土体内部沉降的常见原位观测方法是将一根圆形沉降管锚固到土体基层，把磁环或沉降板套在沉降管外围，埋设在各观测层面的相应位置，磁环在土体变形时可随周围土体同步下沉，而沉降管保持不会下沉，磁环在沉降管外沿管纵向上下滑动，通过沉降管内的探头测试磁环与沉降管之间的相对滑移量来确定磁环所在位置，进而得到该处土体相对沉降管管口的位移变形量。该方法在目前的岩土工程现场测试和大型原位试验中得到较多的应用，也已有不少改进方法。但其存在以下缺点：沉降管和磁环是通过钻孔埋设安装的，钻孔与沉降管之间的孔隙靠回填料或周围土体的回弹固结填实，测试深度较深时，回填不实会导致磁环与周围土体不能完全同步变形，从而导致测量值与实际值不一致，造成较大的测量误差。此外，通过沉降管内的探头下放(上提)的测量方法系人工读数，精度和工作效率均较低。

经对现有技术文献的检索发现，中国专利申请号200420035072.1，名称：分层沉降仪，公开号：CN2685821，公开日：2005.03.16，该专利自述为：“本实用新型涉及一种分层沉降仪，单个整体单元包括：沉降板、电测位移传感器、测杆、锚头、锚板、金属软管、波纹管；其中电测位移传感器上端与沉降板联接，下端和锚头相连，测杆安装在金属软管内；电测位移传感器、金属软管、测杆、锚头、锚板外套波纹管；两个或多个整体单元层串联成一体，组成两个或多个层面的分层沉降仪；本实用新型整体埋设，电测位移传感器的导线从沉降板周侧通孔集中引出，不会影响路面的压实施工，从而保证测量值与实际值趋于一致，行车过程也可测量；采用电测位移传感器，可快速、准确地直接实时测量沉降量；实现远程传输，实现自动测量和长期运行观测。”以上所述传统的测试方法和分层沉降仪专利均为针对现场测试，测试仪器体积大且较为复杂，不能应用于土工试验中的模型土体内部变形测试。此外，前者测量精度过低，后者测试方法过于复杂，文献检索未见关于土工试验中土体内部变形测试装置的报道。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种土体内部变形测试装置，应用于土工模型试验，使其解决了在土工模型试验中无法便捷测试土体内部位移(或沉降)情况的问题。本发明能直观、准确、有效的测试土体内部位移。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：变形协调片、位移传递杆、软套管和位移计，其中：变形协调片预埋于土体内待测位置，变形协调片的中心与位移传递杆固定连接，位移传递杆的另一端与位移计相连，位移传递杆位于软套管内，软套管将位移传递杆与管外土体隔离。

所述变形协调片，为刚性金属材料，能够与周围土体同步变形。

所述变形协调片，为方形、圆形或十字形。

所述变形协调片，为方形或圆形时，其边长或直径为20mm-100mm；变形协调片为十字形时，两交叉长方形的长度均为50mm-100mm，宽度为20mm-50mm。

所述变形协调片，其厚度为1mm-4mm。

所述变形协调片，其中心设有螺孔，螺孔与位移传递杆固定连接。

所述位移传递杆，为具有一定刚度的金属材料，直径为3mm-15mm。

所述软套管，为波纹管或圆管，沿管轴纵向刚度较小，能与管外土体同步变形。

所述软套管，其内径比位移传递杆的直径大2mm-4mm。

所述位移计，为百分表或位移传感器，视测试精度要求与试验条件而定。

本发明在土工模型试验测试时，先将变形协调片、位移传递杆和软套管组装成一个整体，位移传递杆和软套管的长度根据测点距土体表面的距离而确定。在土体铺设到设计测点位置时，将变形协调片、位移传递杆和软套管组成的整体根据需要测试的土体位移方向固定于相应位置，然后继续铺设上层土体直到全部完成。在位移传递杆的另一端安装位移计。进行土工试验时，变形协调片随着周围土体同步变形，将位移通过位移传递杆传递到位移计，即可直接测试得到测点处土体顺位移传递杆方向的位移。软套管隔离位移传递杆和试验土体，避免位移传递杆和周围土体相互影响。

本发明简单可靠，经济实用，加工方便。应用于土工模型试验测试，可便捷测试土体内部位移(或沉降)情况，通过调整装置的埋设角度可以测试土体内部任意方向的位移，测试结果直观准确。经实践验证，取得了显著的效果。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的实施装配图；

图3为本发明的实施例测试结果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本实施例用于在单桩负摩擦特性的土工模型试验中对土体内部变形进行测试，用于测试土体内部20cm深处的竖向变形(土体内部沉降)。

如图1所示，本实施例包括：变形协调片1、位移传递杆2、软套管3和位移计4，其中：变形协调片1预埋于土体5内待测位置，变形协调片1的中心与位移传递杆2固定连接，位移传递杆的另一端与位移计4相连，位移传递杆2位于软套管3内，软套管3将位移传递杆2与管外土体5隔离。

所述变形协调片1，为刚性金属材料，能够与周围土体同步变形。

所述变形协调片1，为方形、圆形或十字形。

所述变形协调片1，为方形或圆形时，其边长或直径为20mm-100mm；变形协调片为十字形时，两交叉长方形的长度为50mm-100mm，宽度为20mm-50mm。

所述变形协调片1，其厚度为1mm-4mm。

所述变形协调片1，其中心设有螺孔，螺孔与位移传递杆固定连接。

所述位移传递杆2，为具有一定刚度的金属材料，直径为3mm-15mm。

所述软套管3，为波纹管或圆管，沿管轴纵向刚度较小，能与管外土体同步变形。

所述软套管3，其内径比位移传递杆2的直径大2mm-4mm。

所述位移计4，为百分表或位移传感器，视测试精度要求与试验条件而定。

如图2所示，本实施例在土工模型试验测试应用时，先将变形协调片1、位移传递杆2和软套管3组装成一个整体，位移传递杆2和软套管3的长度根据测点距土体5表面的距离而确定。在土体5铺设到20cm深处的测点位置时，将变形协调片1、位移传递杆2和软套管3组成的整体竖直固定于设计位置，然后继续铺设上层土体5直到全部完成。在位移传递杆2的另一端安装位移传感器。进行土工试验时，变形协调片1随着周围土体同步变形，将位移通过位移传递杆2传递到位移计4，即可直接测试得到测点处土体相应方向的位移。软套管3隔离位移传递杆2和试验土体，避免位移传递杆2和周围土体相互影响。

本实施例在试验初始时土体表面无荷载，试验过程中在土体表面分层堆载，共3层，每1层堆载为15cm厚的混凝土压块。本实施例在试验过程中同步测试土体内部竖向变形，测得土体内部20cm深处随土表面堆载而产生的沉降变化曲线如图3所示，图3中土体沉降数据均采用本实施例装置测得。图3中表明，内部20cm深处的土随着表面堆载产生沉降，沉降随堆载增加而增大，从堆载1层时的0.23mm逐步增加到堆载3层时的0.43mm，但增大幅度逐步趋缓。结果表明，该测试装置精度较高，测试结果直观可靠。

Claims (8)

1、一种土体内部变形测试装置，其特征在于，包括：变形协调片、位移传递杆、软套管和位移计，所述变形协调片，为刚性金属材料，形状为方形、圆形或十字形，其中：变形协调片预埋于土体内待测位置，变形协调片的中心与位移传递杆固定连接，位移传递杆的另一端与位移计相连，位移传递杆位于软套管内。

2、根据权利要求1所述的土体内部变形测试装置，其特征是，所述变形协调片，为方形或圆形时，其边长或直径为20mm-100mm；变形协调片为十字形时，两交叉长方形的长度为50mm-100mm，宽度为20mm-50mm。

3、根据权利要求1所述的土体内部变形测试装置，其特征是，所述变形协调片，其厚度为1mm-4mm。

4、根据权利要求1或2或3所述的土体内部变形测试装置，其特征是，所述变形协调片，其中心设有螺孔，螺孔与位移传递杆固定连接。

5、根据权利要求1所述的土体内部变形测试装置，其特征是，所述位移传递杆，其直径在3mm-15mm。

6、根据权利要求1所述的土体内部变形测试装置，其特征是，所述软套管，为波纹管或圆管。

7、根据权利要求1或6所述的土体内部变形测试装置，其特征是，所述软套管，其内径比位移传递杆的直径大2mm-4mm。

8、根据权利要求1所述的土体内部变形测试装置，其特征是，所述位移计，为百分表或位移传感器。

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