CN207379817U - 一种可模拟多种工况的软土压力分布室内试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可模拟多种工况的软土压力分布室内试验装置，其包括加载框架、设于加载框架上部的反力架、设于反力架下面的液压伺服加载探头、设于液压伺服加载探头下方的刚性加载盘、试样桶、设于试样桶内壁的传感器板。试样桶筒内放置待测软土土样，土样内部放置土压力传感器。测定时，可通过调整压力大小、设置加载时间、控制排水开关、改变硬壳层厚度等，模拟不同的施工工况。本装置结构简单，使用方便，并可实现多种条件可控，从而有效测定不同工况下软土的竖向、侧向压力分布，进而分析软土压力分布规律，并合理控制了边界效应等误差，为分析软土土压力传递规律提供了必要数据。

Description

一种可模拟多种工况的软土压力分布室内试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种可模拟多种工况的软土压力分布室内试验装置，属岩土工程技术领域。

背景技术

软土具有高孔隙比、高含水率、低渗透性、低强度的特性，导致其压力分布规律有别于普通饱和土。由于软土在压力传递过程中表现出明显的流动性，故明确软土压力分布特性，对于保证施工安全、指导施工工艺，并进一步理清其压力传递规律至关重要。软土压力分布特性与现场施工工况密切相关，这就要求在室内试验中，需要模拟多种工况的条件组合，并合理消除边界效应。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可模拟多种工况的软土压力分布室内试验装置，其可以完成特定施工条件下软土压力分布规律的研究，满足试验要求。

为解决上述技术问题，本实用新型专利的技术方案是：一种可模拟多种工况的软土压力分布室内试验装置，其关键技术在于：其包括加载框架、设于加载框架上部的反力架、设于反力架下面的液压伺服加载探头、设于液压伺服加载探头下方的刚性加载盘、用于提供侧限条件的试样桶、设于试样桶内壁的传感器板以及设于试样桶下部的排水阀门；

所述试样筒内装有软土土样、位于其上方薄膜防水层以及位于薄膜防水层上面的砂土层，所述刚性加载盘位于砂土层上面，所述软土试样内埋设有竖向土压力传感器；所述传感器板上设有凹槽，所述凹槽内设有侧向土压力传感器；

所述液压伺服加载探头与配套的加载探头控制系统相连，所述竖向土压力传感器和侧向土压力传感器分别与土压力采集仪连接。

进一步的，所述反力梁两侧设有若干个锚固螺栓孔，所述反力梁和自锚式加载框架通过锚固螺栓连接，所述反力梁高度可调节。

进一步的，所述竖向土压力传感器和侧向土压力传感器高度一致，在竖直方向上等间距布置。

进一步的，所述试样桶底部设有底板，所述底板为阶梯形，上层嵌入试样桶中。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本实用新型采用液压伺服加载探头，与液压探头控制系统相连，可通过控制系统施加长期、稳定的静荷载，并可通过液压伺服加载探头内含的应力、位移传感器测量探头的应力值和位移值，实现荷载精准施加和位移的自动采集。

2、本实用新型软土土样中设有土压力传感器，土压力传感器沿竖直方向等间距布置，可测得土中竖向、侧向土压力分布情况，且竖向、侧向土压力传感器高度一致，可方便测得固定高度处土样侧压力分布系数。

3、本实用新型采用自锚式的加载框架，反力梁可采用Q235工字钢，可抵抗加载过程中产生的反力，且加载高度可调节，以适应不同高度试样，结构牢固可靠，高度灵活。

4、本实用新型实现了测定土样侧向土压力过程中系统误差的最小化，借助传感器固定用的凹槽，侧向土压力传感器位置与角度固定，不随软土的压缩流动而变化位置，可保证其测得的为严格的侧向土压力，提高了整套装置的科学性。

附图说明

图1为本实用新型装置示意图；

图2为某软土样土压力分布测定工作图；

其中，1反力梁、2液压伺服加载探头、3刚性加载盘、4塑料防水层、5软土土样、6竖向土压力传感器、7砂土层、8传感器板、9侧向土压力传感器、10排水阀门、11螺栓孔、12加载框架、13试样桶、14底板、15液压探头控制系统、16土压力采集仪。

具体实施方式

为使本发明的上述目的，特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图和具体实施方式，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见附图1和附图2，本实施例包括加载框架、设于加载框架上部的反力梁、设于反力梁下面的液压伺服加载探头2、设于液压伺服加载探头2下方的刚性加载盘3、用于提供侧限条件的试样桶13、设于试样桶13内壁的传感器板8以及设于试样桶13下部的排水阀门10。排水阀门10设有开关，可调节出水量，模拟软土层下部土渗透性。

所述试样筒13内装有软土土样5、位于其上方的薄膜防水层4以及位于薄膜防水层4上面的砂土层7，所述刚性加载盘3位于砂土层上面，所述软土试样5内埋设有竖向土压力传感器6；所述传感器板8上设有凹槽，所述凹槽内设有侧向土压力传感器9。所述液压伺服加载探头2与配套的加载探头控制系统15相连，两者同属于瑞格尔仪器公司R9010型电液伺服疲劳试验机上的设备，采用该现有的相关设备即可。所述竖向土压力传感器6和侧向土压力传感器9分别与土压力采集仪16连接。

所述反力梁1和加载框架12用螺栓锚固连接，形成反力梁1高度可调的加载系统。试样桶13采用厚度为1cm的有机玻璃板，高度50cm，内径50cm。试样桶13内放置软土试样5和砂土层7，两层土之间用薄膜防水层4隔开，以防止软土水分散失，维持软土试样流动性，砂土层7用以模拟实际工况中的硬壳层。软土试样5内布设竖向土压力传感器6和侧向土压力传感器9，两种传感器高度相同、等距布置。试样桶13内壁固定有传感器板8，传感器板8上预制略大于侧向土压力传感器尺寸的凹槽，用以固定侧向土压力传感器，保证其测得的为严格的侧向土压力。软土试样5内在加载探头正下方等间距布设竖向土压力传感器6，以测量软土试样5中竖向土压力分布。加载系统采用自锚式加载框架12，与反力梁1用锚固式螺栓11连接，反力梁1上下可调，以调整加载高度、适应不同高度的试样。液压伺服加载探头2与加载探头控制系统15连接，该系统可维持长时、稳定的静荷载，并可自动读出加载探头加载过程中的位移值。竖向土压力6和侧向土压力9与土压力采集仪16连接，该土压力采集仪16型号为CR-6，采集频率高、精度准，可实时采集软土土样5加载过程中竖向、侧向土压力分布，进而分析其土压力分布规律。排水阀门10设有开关，可方便控制试样底部排水条件，模拟实际工程中软土层下土的渗透性；试样桶13的底板分有两层，上层略窄于试样桶13内径，可嵌入试样桶13中，实现淤泥质土防渗漏。

参见附图2，采用该装置测定软土压力分布规律的具体过程如下：在试样筒1内放置待测软土土样5，在待测软土土样5中布设竖向土压力传感器6、侧向土压力传感器9，待测软土土样5上铺设塑料防水层4，再上即砂土层7。采用加载系统进行加载，调整液压加载探头2的高度，使其竖直地作用在刚性加载盘3上，通过液压控制系统15控制液压伺服加载探头的加载，并读取加载盘位移。通过土压力采集仪16实时采集竖向土压力传感器6、侧向土压力传感器9的读数，得到竖向、侧向土压力沿深度分布规律，进而分析得出软土侧向土压力传递规律。

本实用新型装置设计合理，牢固可靠，操作简单，很高效地测定了软土竖向、侧向土压力分布，并合理控制了边界效应等误差。在此基础上，为软土侧向土压力分布规律的分析提供必要数据。测定时，可通过调整压力大小、设置加载时间、控制排水开关、改变砂土层厚度等，模拟不同的施工工况。本装置结构简单，使用方便，并可实现多种条件可控，从而有效测定不同工况下软土的竖向、侧向压力分布，进而分析软土压力分布规律。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明创造。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明创造的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明创造将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种可模拟多种工况的软土压力分布室内试验装置，其特征在于：其包括加载框架、设于加载框架上部的反力架、设于反力架下面的液压伺服加载探头（2）、设于液压伺服加载探头（2）下方的刚性加载盘（3）、用于提供侧限条件的试样桶（13）、设于试样桶（13）内壁的传感器板（8）以及设于试样桶（13）下部的排水阀门（10）；

所述试样筒内装有软土土样（5）、位于其上方薄膜防水层（4）以及位于薄膜防水层（4）上面的砂土层（7），所述刚性加载盘（3）位于砂土层（7）上面，所述软土试样（5）内埋设有竖向土压力传感器（6）；所述传感器板（8）上设有凹槽，所述凹槽内设有侧向土压力传感器（9）；

所述液压伺服加载探头（2）与配套的加载探头控制系统（15）相连；所述竖向土压力传感器（6）和侧向土压力传感器（9）分别与土压力采集仪（16）连接。

2.根据权利要求1所述的一种可模拟多种工况的软土压力分布室内试验装置，其特征为：所述反力梁（1）两侧设有若干个锚固螺栓孔（11），所述反力梁（1）和自锚式加载框架（12）通过锚固螺栓连接，所述反力梁（1）高度可调节。

3.根据权利要求1所述的一种可模拟多种工况的软土压力分布室内试验装置，其特征为：所述竖向土压力传感器（6）和侧向土压力传感器（9）高度一致，在竖直方向上等间距布置。

4.根据权利要求1所述的一种可模拟多种工况的软土压力分布室内试验装置，其特征为：所述试样桶（13）底部设有底板（14），所述底板（14）为阶梯形，上层嵌入试样桶（13）中。