CN204125928U - 便携式静止侧压力系数测定仪 - Google Patents

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刘俊芳
侯永利
冯蕾
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Abstract

本实用新型公布一种便携式静止侧压力系数测定仪，包括静止侧压力扁铲探头、导杆、压力源和控制系统；静止侧压力扁铲探头为扁平状插板，扁平状插板一端与导杆的一端固定连接，导杆为空心钢管；静止侧压力扁铲探头正面固定有扁铲膜片；静止侧压力扁铲探头正面嵌固有孔隙水压力传感器，孔隙水压力传感器与静止侧压力扁铲探头底部之间的距离和所述扁铲膜片中心与静止侧压力扁铲探头底部之间的距离相等，孔隙水压力传感器通过通信电缆与控制系统通信连接。本实用新型可以测出受测土层的静止侧压力、孔隙水压力以及扁铲膜片所处深度，通过上述数据即可计算出受测土层的静止侧压力系数，有较高准确度。

Description

便携式静止侧压力系数测定仪
技术领域
本实用新型涉及一种静止侧压力系数测定仪，特别涉及一种便携式静止侧压力系数测定仪。
背景技术
静止侧压力系数是指土体在无侧向变形条件下压缩后的水平向主应力和竖向主应力之比，即原始应力状态下，水平向主应力和竖向主应力之比，其能够反映出地基中水平向应力的变化，并由此直接推算出作用在挡土机构上的压力分布及工程安全系数。而且现有静止侧压力系数测定装置体积大，搬运不方便，使得不能就近对施工现场的土体进行静止侧压力系数测定。而常用扁铲测胀仪也无法测出或直接计算出静止侧压力系数，需要通过做图等处理才能获得静止侧压力系数，而且准确度不高。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型在于提供一种便携式静止侧压力系数测定仪，不仅可以在施工现场使用，而且可以根据所测得的数据直接算出土层的静止侧压力系数，而且准确度高。
为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：便携式静止侧压力系数测定仪，包括静止侧压力扁铲探头、导杆、压力源和控制系统；
所述静止侧压力扁铲探头为扁平状插板，所述扁平状插板一端与所述导杆的一端固定连接，所述导杆为空心钢管；
所述静止侧压力扁铲探头正面固定有扁铲膜片；所述静止侧压力扁铲探头正面嵌固有孔隙水压力传感器，所述孔隙水压力传感器与所述静止侧压力扁铲探头底部之间的距离和所述扁铲膜片中心与所述静止侧压力扁铲探头底部之间的距离相等，所述孔隙水压力传感器通过通信电缆与所述控制系统通信连接；
所述静止侧压力扁铲探头内部设有第一空腔和第二空腔，所述第一空腔通过第一软管经过所述控制系统与所述压力源压力导通连接，所述第一空腔内设有位移传感器，所述位移传感器通过通信电缆与所述控制系统通信连接；所述扁铲膜片固定安装在所述第一空腔上；所述第二空腔通过第二软管与大气导通，所述第二空腔内部设有气压传感器，所述气压传感器通过通信电缆与所述控制系统通信连接；
所述控制系统包括控制箱，所述控制箱内设有静止侧压力扁铲探头控制仪，所述静止侧压力扁铲探头控制仪设有液晶显示屏。
上述便携式静止侧压力系数测定仪，所述静止侧压力扁铲探头控制仪还设有气压调节阀、放气阀、气压表、位移传感器电源开关、气压传感器电源开关、孔隙水压力传感器电源开关和微处理器；所述气压调节阀的进气口通过软管与所述压力源压力导通连接，所述气压调节阀的出气口依次经过所述气压表和所述第一软管和所述第一空腔压力导通连接；所述放气阀设在所述气压调节阀和所述气压表之间；所述位移传感器电源开关通过电缆与所述位移传感器电连接，所述气压传感器电源开关通过电缆与所述气压传感器电连接，所述孔隙水压力传感器电源开关通过电缆与所述孔隙水压力传感器电连接；所述微处理器分别与所述液晶显示屏、所述位移传感器和所述气压传感器通信连接。
上述便携式静止侧压力系数测定仪，所述控制系统还包括笔记本电脑，所述笔记本电脑通过通信电缆经所述静止侧压力扁铲探头控制仪上的通信接口与所述微处理器通信连接。
上述便携式静止侧压力系数测定仪，所述笔记本电脑为便携式笔记本电脑。
上述便携式静止侧压力系数测定仪，所述气压传感器为水晶压力传感器。
上述便携式静止侧压力系数测定仪，所述水晶压力传感器的气压变化的高低差精度为1cm。
上述便携式静止侧压力系数测定仪，所述通信电缆、所述第一软管和所述第二软管分别经所述导杆从土层中引出。
上述便携式静止侧压力系数测定仪，所述压力源为高压氮气瓶。
本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型可以测出受测土层的静止侧压力、孔隙水压力以及扁铲膜片所处深度，通过上述三项数据即可计算出受测土层的静止侧压力系数，无需推演。
2.本实用新型中位移传感器、水晶压力传感器和孔隙水压力传感器在所述静止侧压力扁铲探头上的位置设计，充分保证了使用本实用新型测得数据的准确度，从而保证所得静止侧压力系数的准确度。
3.采用本实用新型可以对受测土层的孔隙水压力、静止侧压力等多个参数，可以完全取代现有扁铲测胀仪完成扁铲实验。
附图说明
图1为本实用新型便携式静止侧压力系数测定仪的结构示意图；
图2为本实用新型便携式静止侧压力系数测定仪的静止侧压力扁铲探头正面结构示意图；
图3为本实用新型便携式静止侧压力系数测定仪的静止侧压力扁铲探头内部结构示意图；
图4为本实用新型便携式静止侧压力系数测定仪的静止侧压力扁铲探头与导杆装配后的结构示意图；
图5为本实用新型便携式静止侧压力系数测定仪的控制仪外部结构示意图。
图中：1-静止侧压力扁铲探头，2-导杆，3-控制箱，4-压力源，5-扁铲膜片，6-孔隙水压力传感器，7-位移传感器，8-第一空腔，9-第二空腔，10-气压传感器，11-第一软管，12-第二软管，13—通信电缆，14-气压表，15-气压调节阀，16-放气阀，17-液晶显示屏，18-位移传感器电源开关，19-气压传感器电源开关，20-孔隙水压力传感器电源开关，21-笔记本电脑，22-通信接口。
具体实施方式
为清楚说明本实用新型中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。
如图1～5所示，本实用新型施工现场用静止侧压力系数测定仪，包括静止侧压力扁铲探头1、导杆2、压力源4和控制系统。
其中，如图2和图3所示，所述静止侧压力扁铲探头1为扁平状插板，所述扁平状插板一端与所述导杆2的一端固定连接，所述导杆2为空心钢管；所述静止侧压力扁铲探头1正面固定有扁铲膜片5，而且所述静止侧压力扁铲探头1正面嵌固有孔隙水压力传感器6，所述孔隙水压力传感器6与所述静止侧压力扁铲探头1底部之间的距离和所述扁铲膜片5中心与所述静止侧压力扁铲探头1底部之间的距离相等，从而确保所述静止侧压力扁铲探头1所测的土层静止侧压力与所述孔隙水压力传感器测得的土层孔隙水压力是来自同一深度的土层，所述孔隙水压力传感器6通过通信电缆13与所述控制系统通信连接；所述静止侧压力扁铲探头1内部设有第一空腔8和第二空腔9，所述第一空腔8通过第一软管11经过所述控制系统与所述压力源4压力导通连接，所述第一空腔11内设有位移传感器7，所述位移传感器7通过通信电缆13与所述控制系统通信连接；所述扁铲膜片5固定安装在所述第一空腔8上；所述第二空腔9通过第二软管12与大气导通，所述第二空腔9内部设有气压传感器10，所述气压传感器10通过通信电缆13与所述控制系统通信连接，其中所述气压传感器10为水晶压力传感器，为了准确测出所述扁铲膜片5所处的土层深度，所述水晶压力传感器的气压变化的高低差精度为1cm。
如图1和图5所示，所述控制系统包括控制箱3，所述控制箱3内设有静止侧压力扁铲探头控制仪，所述静止侧压力扁铲探头控制仪设有液晶显示屏17；除此之外，根据实际需要，所述静止侧压力扁铲探头控制仪还设有气压调节阀15、放气阀16、气压表14、位移传感器电源开关18、气压传感器电源开关19、孔隙水压力传感器电源开关20和微处理器；所述气压调节阀15的进气口通过软管与所述压力源4压力导通连接，所述气压调节阀15的出气口依次经过所述气压表14和所述第一软管11和所述第一空腔8压力导通连接；所述放气阀16设在所述气压调节阀15和所述气压表14之间；所述位移传感器电源开关18通过电缆与所述位移传感器7电连接，所述气压传感器电源开关19通过电缆与所述气压传感器10电连接，所述孔隙水压力传感器电源开关20通过电缆与所述孔隙水压力传感器6电连接；所述微处理器分别与所述液晶显示屏17、所述位移传感器7和所述气压传感器10通信连接。
为了便于对测试数据的处理和存储，所述控制系统还包括笔记本电脑21，所述笔记本电脑21可以根据操作人员的情况选用便携式笔记本电脑；所述笔记本电脑21通过通信电缆13经所述静止侧压力扁铲探头控制仪上的通信接口22与所述微处理器通信连接。
为了便于对管线的管理，避免管线纠缠给测试带来不必要的麻烦所述通信电缆13、所述第一软管11和所述第二软管12分别经所述导管2从土层中引出。为了降低测试成本同时保证测试安全，所述压力源4为高压氮气瓶。
本实施例中，按扁铲测胀仪的操作方法，测出所述扁铲膜片5所处土层的静止侧压力P0，通过所述孔隙水压力传感器6测出该土层的孔隙水压力U0，通过所述气压传感器10测出所述扁铲膜片5所处地层的深度h，并依据实验测得的所测土层的土重度r，根据下述公式即可计算出所述扁铲膜片5所处土层的静止侧压力系数K0：
K 0 = ( P 0 - U 0 ) hr
由于P0和U0是来自对同一深度土层的测试数据，而且h可以精确到厘米，因而可以确保K0的准确度和精度，从而可以为施工和科学研究提供较为准确和精确的测试数据。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型创造所作的举例，而并非对本实用新型创造具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所引伸出的任何显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造权利要求的保护范围之中。

Claims (6)

1.便携式静止侧压力系数测定仪，其特征在于，包括静止侧压力扁铲探头(1)、导杆(2)、压力源(4)和控制系统； 
所述静止侧压力扁铲探头(1)为扁平状插板，所述扁平状插板一端与所述导杆(2)的一端固定连接，所述导杆(2)为空心钢管； 
所述静止侧压力扁铲探头(1)正面固定有扁铲膜片(5)；所述静止侧压力扁铲探头(1)正面嵌固有孔隙水压力传感器(6)，所述孔隙水压力传感器(6)与所述静止侧压力扁铲探头(1)底部之间的距离和所述扁铲膜片(5)中心与所述静止侧压力扁铲探头(1)底部之间的距离相等，所述孔隙水压力传感器(6)通过通信电缆(13)与所述控制系统通信连接； 
所述静止侧压力扁铲探头(1)内部设有第一空腔(8)和第二空腔(9)，所述第一空腔(8)通过第一软管(11)经过所述控制系统与所述压力源(4)压力导通连接，所述第一空腔(11)内设有位移传感器(7)，所述位移传感器(7)通过通信电缆(13)与所述控制系统通信连接；所述扁铲膜片(5)固定安装在所述第一空腔(8)上；所述第二空腔(9)通过第二软管(12)与大气导通，所述第二空腔(9)内部设有气压传感器(10)，所述气压传感器(10)通过通信电缆(13)与所述控制系统通信连接； 
所述控制系统包括控制箱(3)，所述控制箱(3)内设有静止侧压力扁铲探头控制仪，所述静止侧压力扁铲探头控制仪设有液晶显示屏(17)。 
2.根据权利要求1所述的便携式静止侧压力系数测定仪，其特征在于，所述静止侧压力扁铲探头控制仪还设有气压调节阀(15)、放气阀(16)、气压表(14)、位移传感器电源开关(18)、气压传感器电源开关(19)、孔隙水压力传感器电源开关(20)和微处理器；所述气压调节阀(15)的进气口通过软管与所述压力源(4)压力导通连接，所述气压调节阀(15)的出气口依次经过所述气压表(14)和所述第一软管(11)和所述第一空腔(8)压力导通连接；所述放气阀(16)设在所述气压调节阀(15)和所述气压表(14)之间；所述位移传感器 电源开关(18)通过电缆与所述位移传感器(7)电连接，所述气压传感器电源开关(19)通过电缆与所述气压传感器(10)电连接，所述孔隙水压力传感器电源开关(20)通过电缆与所述孔隙水压力传感器(6)电连接；所述微处理器分别与所述液晶显示屏(17)、所述位移传感器(7)和所述气压传感器(10)通信连接。 
3.根据权利要求1所述的便携式静止侧压力系数测定仪，其特征在于，所述气压传感器(10)为水晶压力传感器。 
4.根据权利要求3所述的便携式静止侧压力系数测定仪，其特征在于，所述水晶压力传感器的气压变化的高低差精度为1cm。 
5.根据权利要求1所述的便携式静止侧压力系数测定仪，其特征在于，所述通信电缆(13)、所述第一软管(11)和所述第二软管(12)分别经所述导杆(2)从土层中引出。 
6.根据权利要求1所述的便携式静止侧压力系数测定仪，其特征在于，所述压力源(4)为高压氮气瓶。 
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