CN102927944B - 大型试验中土体位移测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大型试验中土体位移测量方法及装置，本发明的土体位移测量装置，包括位移计、环箍、垫片、增高层、套筒A、顶针支座、接长杆和套筒B，环箍下部设置有垫片，垫片下部设置有增高层，增高层下部设置有套筒A，位移计位于套筒A内。本发明的土体位移测量的方法为：在土箱底板上固定接长杆及套筒B，填土并安置仪器，将顶针支座焊接在接长杆上，将套筒A安放在土体上，将位移计顶针插入顶针支座，在套筒A上部安装增高层及垫片，安装环箍，进行土体试验并记录数据。优点在于：不需要在土箱上部架设固定位移计的支架，接长杆有套筒保护，使用灵活，成本低，安装方便，可重复使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种土体位移测量方法及其装置，尤其适用于大型试验中土体位移的测量。
背景技术
在物理模型试验中，由于受到种种试验条件的限制及为了获得精确度更高的试验结果，在试验场地及经费允许的情况下，经常设计几何缩比较大的模型，以方便测量及提高试验精度。
在涉及到土体的物理模拟实验中，经常需要测量土体的位移，以掌握土体变形的总体规律，而涉及到土体的物理模拟试验模型往往较大，有的大型物理模拟试验的土箱的直径达到几十米，在测量大型土箱的土体的位移时，需要用支架固定位移计，而支架不能架设在试验土箱内的土体上，需架设在土箱外部的混凝土或其他稳定的不受试验干扰的平台之上，在土箱直径较大时，就需要架设大跨度的支架。大跨度的支架一般为桁架或网架，在物理模拟试验中的土体位移测量点较多时，需要在土箱上部架设数量众多的平面桁架，或架设大范围的空间桁架或网架，成本较高且占用了土箱上部的空间，造成施工车辆无法进入土箱或起重设备难以在土箱范围内起吊物体，给试验造成了困难。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有问题而提供一种大型试验中土体位移测量的方法及装置。
本发明大型试验中土体位移测量装置，包括位移计、环箍、垫片、增高层、套筒A、顶针支座、接长杆和套筒B，环箍上带有螺杆，环箍通过螺杆固定位移计，环箍下部设置有垫片，垫片下部设置有增高层，增高层下部设置有套筒A，位移计位于套筒A内，位移计的顶针插入顶针支座内，顶针支座与接长杆连接，接长杆与土箱底板连接，接长杆位于套筒B内，套筒B与土箱底板连接。
所述的增高层优选为可拆卸的一层或多层铁环。
所述的位移计、环箍、垫片、增高层、套筒A、套筒B的中心在土箱底板上的铅垂投影重合。
所述的顶针支座与接长杆的连接方式为焊接。
所述的接长杆与土箱底板连接的方式为：若试验土箱底板为混凝土底板，通过植筋，将接长杆固定在土箱底板上，也可将接长杆焊接在钢板上，将钢板通过膨胀螺栓固定在混凝土底板上，若试验土箱底板为钢板，将接长杆焊接在试验土箱底板上。
所述的套筒B与土箱底板连接的方式为：若试验土箱底板为混凝土底板，通过植筋，将套筒B固定在土箱底板上，也可将套筒B焊接在钢板上，将钢板通过膨胀螺栓固定在混凝土底板上，若试验土箱底板为钢板，将套筒B焊接在试验土箱底板上。
所述的套筒B的长度大于土箱内填土的高度与本大型试验中土体位移测量的装置的量程之和。
本发明大型试验中土体位移测量的方法为：
a.在试验土箱底板上固定接长杆及套筒B，接长杆的中心在土箱底板上铅垂投影与需测量土体位移的测点在土箱底板上的铅垂投影重合；
b.在土箱内填土并安置试验所需的测试仪器；
c.将顶针支座焊接在接长杆上，填土至预定高度后，将测点附近的土体清理平整，将套筒A安放在土体上，将位移计顶针插入顶针支座，在套筒A上部安装增高层及垫片，安装环箍并用环箍上的螺杆将位移计固定，将套筒A、增高层、垫片、及环箍固定为一体，记下位移计的初始读数；
d.进行土体试验，当土箱内的土体上升，位移计即将达到其量程时，将增高层卸下一层或数层，记下卸下的增高层的环数或高度，即可继续试验；当土箱内的土体下降，位移计即将达到其量程时，将增高层增加一层或数层，记下增加的增高层的环数或高度，即可继续试验。
本发明在测量物理模拟实验中的土体位移时，不需要在土箱上部架设固定位移计的支架，在大型的物理模拟试验中，可不用架设大跨度的桁架或网架，不占用土箱上部的空间。接长杆有套筒保护，与外部土体隔开，避免了冻土试验中由于冻土与接长杆之间的作用力，使接长杆长度发生变化，造成的测量结果的误差，增高层的设置可使本土体位移测量的装置的量程不受所选位移计的量程的限制。本土体位移测量装置使用灵活，成本低，安装方便，使用环箍上的螺杆固定位移计，不破坏位移计，位移计及其他组件可重复使用。
附图说明
图1为本发明大型试验中土体位移测量装置的剖面图。
图中：1、位移计，11、位移计顶针，2、环箍，21、螺杆，3、垫片，4、增高层，5、套筒A，6、顶针支座，7、接长杆，8、套筒B。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明做详细说明。
某国家实验室大型物理模拟试验，模拟建井时冻结法加固土体，该试验大型土箱直径达到数十米，土箱为圆柱状，底板及侧壁均由厚达1.5m的混凝土浇筑而成，试验中需要测量多组物理量，其中包括了土箱内土体在试验过程中高度的变化情况。由于土体位移测点较多，采用普通的测量土体位移的方法，需在土体上方固定位移计，必须在土箱上方安置大量大跨度的钢架或网架，这样浪费了大量的人力物力，且导致了挖机等施工车辆难以进入土箱内部，行车在土箱内起吊大型的物体也受到了限制。为此，特设计了一种适合大型试验的土体位移测量方法及其装置。
该大型试验中土体位移测量装置，包括位移计1、环箍2、垫片3、增高层4、套筒A5、顶针支座6、接长杆7和套筒B8，环箍2上带有螺杆21，环箍2通过螺杆21固定位移计1，环箍2下部设置有垫片3，垫片3下部设置有增高层4，增高层4为可拆卸的多层铁环，增高层4下部设置有套筒A5，位移计1位于套筒A5内，位移计顶针11插入顶针支座6内，顶针支座6与接长杆7焊接，接长杆7通过植筋，固定在土箱底板上，接长杆7位于套筒B8内，套筒B8通过植筋，固定在土箱底板上，位移计1、环箍2、垫片3、增高层4、套筒A5和套筒B8的中心在土箱底板上的铅垂投影重合，套筒B8的长度为土箱内填土的高度与本大型试验中土体位移测量的装置的量程之和再加15cm。
本发明大型试验中土体位移测量的方法为：
a.通过植筋，将接长杆7与套筒B8固定在土箱底板上，接长杆7的中心位于需测量土
体位移的测点在土箱底板上的铅垂投影点；
b.在土箱内填土并在指定位移安置温度传感器，压力传感器；
c.将顶针支座6焊接在接长杆7上，填土至预定高度后，将测点附近的土体清理平整，将套筒A5安放在土体上，将位移计顶针11插入顶针支座6，在套筒A5上部安装增高层4及垫片3，安装环箍2并用环箍2上的螺杆21将位移计1固定，将套筒A5、增高层4、垫片3、及环箍2固定为一体，记下位移计1的初始读数；
d.在土箱的设计位置处通过打钻的方式打入冻结管，对冻结管进行打压试漏，安装冷冻机组、盐水箱、冷却塔等并进行连管，进行冻结土体试验，当冻土发展，土箱内土体开始明显上升后，若某个测点处的土体上升，位移计1即将达到其量程时，将对应的土体位移测量装置上的增高层4卸下一层或数层，记下卸下的增高层4的环数或高度及对应的位移计1标号，即可继续试验。
在上述冻结试验中，由于未在土箱上方设置大跨度的桁架或网架，行车可在土箱上方起吊物体，施工车辆可进入土箱内施工，由于接长杆7有套筒B8保护，在实验过程中，接长杆7的长度未受外部冻土的影响，在试验中，数个位置的土体位移超过了对应位置处的土体位移测量装置中的位移计1的量程，将对应的土体位移测量装置中的增高层4卸下两层后继续进行测量，将对应的位移计1的最终读数减去初始读数再加上卸下的两环增高层4的厚度即为对应测点土体上升的高度。经过试验验证，本土体位移测量装置符合大型土体试验中土体位移测量的需求，试验达到了预期效果。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.大型试验中土体位移测量的方法，其特征在于：
a.在试验土箱底板上固定接长杆(7)及套筒B(8)，接长杆(7)的中心在土箱底板上铅垂投影与需测量土体位移的测点在土箱底板上的铅垂投影重合；
b.在土箱内填土并安置试验所需的测试仪器；
c.将顶针支座(6)焊接在接长杆(7)上，填土至预定高度后，将测点附近的土体清理平整，将套筒A(5)安放在土体上，将位移计顶针(11)插入顶针支座(6)，在套筒A
(5)上部安装增高层(4)及垫片(3)，安装环箍(2)并用环箍(2)上的螺杆(21)将位移计(1)固定，将套筒A(5)、增高层(4)、垫片(3)、及环箍(2)固定为一体，记下位移计(1)的初始读数；
d.进行土体试验，当土箱内的土体上升，位移计(1)即将达到其量程时，将增高层(4)卸下一层或数层，记下卸下的增高层(4)的环数或高度，即可继续试验；当土箱内的土体下降，位移计(1)即将达到其量程时，将增高层(4)增加一层或数层，记下增加的增高层(4)的环数或高度，即可继续试验。
2.大型试验中土体位移测量装置，包括位移计(1)、环箍(2)、垫片(3)、增高层(4)、套筒A(5)、顶针支座(6)、接长杆(7)和套筒B(8)，其特征在于：环箍(2)上带有螺杆(21)，环箍(2)通过螺杆(21)固定位移计(1)，环箍(2)下部设置有垫片(3)，垫片(3)下部设置有增高层(4)，增高层(4)下部设置有套筒A(5)，位移计(1)位于套筒A(5)内，位移计顶针(11)插入顶针支座(6)内，顶针支座(6)与接长杆(7)连接，接长杆(7)与土箱底板连接，接长杆(7)位于套筒B(8)内，套筒B(8)与土箱底板连接。
3.根据权利要求2所述的大型试验中土体位移测量装置，其特征在于：所述的增高层(4)为可拆卸的一层或多层铁环。
4.根据权利要求2所述的大型试验中土体位移测量装置，其特征在于：所述的位移计(1)、环箍(2)、垫片(3)、增高层(4)、套筒A(5)和套筒B(8)的中心在土箱底板上的铅垂投影重合。
5.根据权利要求2所述的大型试验中土体位移测量装置，其特征在于：所述的顶针支座(6)与接长杆(7)的连接方式为焊接。
6.根据权利要求2所述的大型试验中土体位移测量装置，其特征在于：所述的接长杆(7)与土箱底板连接的方式为：若试验土箱底板为混凝土底板，通过植筋，将接长杆(7)固定在土箱底板上，或将接长杆(7)焊接在钢板上，将钢板通过膨胀螺栓固定在混凝土底板上，若试验土箱底板为钢板，将接长杆(7)焊接在试验土箱底板上。
7.根据权利要求2所述的大型试验中土体位移测量装置，其特征在于：所述的套筒B(8)与土箱底板连接的方式为：若试验土箱底板为混凝土底板，通过植筋，将套筒B(8)固定在土箱底板上，或将套筒B(8)焊接在钢板上，将钢板通过膨胀螺栓固定在混凝土底板上，若试验土箱底板为钢板，将套筒B(8)焊接在试验土箱底板上。
8.根据权利要求2所述的大型试验中土体位移测量装置，其特征在于：所述的套筒B(8)的长度大于土箱内填土的高度与本大型试验中土体位移测量的装置的量程之和。
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