CN210315475U - 一种测量静止土压力系数的模型箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种测量静止土压力系数的模型箱，包括钢筋混凝土管、上部表面承压板、下部承压板和若干三维土压力盒，下部承压板设置在底部基础板上，上部表面承压板上设有两根呈正交状态的支撑梁，支撑梁交点处设有千斤顶，千斤顶的外部架设有两根呈正交状态的水平支撑梁，水平支撑梁分别设有与底部基础板连接的竖直支撑梁。本实用新型的有益效果是：模拟土体内的三维应力状态并使之与工程实际相吻合；三维土压力盒经由埋设土体三维测试设备的探杆埋置到预定位置测土体的深度不受限；通过五个三维土压力盒来确定土体内一点的水平有效应力与竖直有效应力；操作简单、成本低、数据准确、可靠性高等显著优点，在工程中，具有很大的实用价值。

Description

一种测量静止土压力系数的模型箱

技术领域

本实用新型属于岩土工程测试领域的测量静止土压力系数的模型箱，可用于测量土体中一点处的静止土压力系数。

背景技术

基础工程设计中，土的静止侧压力系数K₀是较为重要的技术指标。当地层作用有上部外荷载时，其水平方向的应力状态，对作用在挡土结构物上的应力分布、安全性及工程措施和工程造价等均有直接影响，但是，由于K₀值的确定受到土性、孔隙水压力、扰动程度及土的结构性等多方面影响，使得现场测定水平有效应力的方法不多且困难。因此，一般在工程实践中主要采用经验公式对其进行估算。

中国专利号为200910258391.6、201210286046.5和201710090045.6等文献均公布了一类静止土压力系数测定方法及装置的内容。但是这些测定方法及装置都有其适用局限性，且容易产生误差，对测试的结果影响较大。本装置可以测定土体中一点的水平有效应力和竖直有效应力，快捷地得出静止土压力系数的数值，为工程实践过程中静止土压力系数的测量提供了一种准确方便的技术。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种测量土体静止土压力系数的模型箱，以便在实验及工程实践中准确测量土体的静止土压力系数，此模型箱具有操作简单、成本低、数据准确、可靠性高等优点，可在实验室及工程实践中推广应用。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于测量土体的静止土压力系数的模型箱，该模型箱包括：钢筋混凝土管、上部表面承压板、下部承压板、千斤顶、三维土压力盒、支撑梁、水平承压梁、底部基础板、竖直承压梁；将三维土压力盒放入带有下部承压板的钢筋混凝土管内部，在土体表面盖上上部表面承压板，上部表面承压板的直径与钢筋混凝土管的内径相同，在上部表面承压板上焊接有两根呈正交状态的支撑梁，将百分表夹在支撑梁上，以便观测该装置在测试中的位移，将千斤顶放置在支撑梁交点处，将两根呈正交状态的水平支撑梁架设在千斤顶的支撑面上，水平支撑梁与四根竖直支撑梁连接，竖直支撑梁与底部基础板连接，从而形成用于测量静止土压力系数的模型箱。

钢筋混凝土管中的填土视为各向同性土体，在填土过程中在土体的某一平面中布置三维土压力盒，三维土压力盒的布置方式为沿钢筋混凝土管壁，每隔90°布置一个三维土压力盒，在该土体平面圆心位置处布置一个三维土压力盒；上部表面承压板可用于均匀承担施加在土体的外力，扩大土体的整体承压面积；下部承压板可用于将模型中的土体与模型的外界土体隔离，避免影响测量的准确性和可靠性；所述的千斤顶可用于提供施加在模型上的外力；三维土压力盒有导线与外界的测量仪器相连。支撑梁呈正交状态，可使千斤顶的作用力均匀地作用于模型的上表面。水平承压梁端部水平方向设有槽孔，其大小可将竖直承压梁楔入，竖直方向设有螺纹槽。竖直承压梁上端部设有螺纹槽，其大小与水平承压梁端部螺纹槽相同，下端部焊接有带螺纹槽的方形底座。水平承压梁与竖直承压梁通过端部螺纹槽的螺栓相连接；底部基础板设有与竖直支撑梁底座螺纹槽大小相同的螺纹槽，底部基础板与竖直承压梁通过螺丝相连接。

本实用新型的有益效果是采用三维土压力盒可精确地测量土体中的应力状态的特点，以整体模型的方式解决测量土体中某一点的静止土压力系数的问题，而且三维土压力盒的放置深度也不受限制，可准确的测量浅层土体任意位置的静止土压力系数。三维土压力盒的平面布置方式可保证测量数据的准确性。再加上操作简单、成本低、数据准确、可靠性高，使此模型在应用中带来更多的便利。通过此模型箱可精确测量静止土压力系数K₀，对作用在挡土结构物上的应力分布、安全性及工程措施和工程造价等均有直接影响，大大方便了地下结构分析时等工程实践中静止土压力系数的测量。

附图说明

图1为本实用新型用于测量静止土压力系数模型的三维效果图；

图2为本实用新型用于测量静止土压力系数模型的三维土压力盒平面布置图；

图3为本实用新型用于测量静止土压力系数模型的侧视效果图；

图4为本实用新型用于测量静止土压力系数模型的俯视效果图；

图5为支撑梁正交布置结构示意图；

图6为千斤顶布置结构示意图图；

图7为水平承压梁与竖直承压梁连接结构示意图；

图8为竖直承压梁与底部基础板连接结构示意图。

图中：

1.钢筋混凝土管 2.上部表面承压板 3.下部承压板

4.千斤顶 5.三维土压力盒 6.支撑梁

7.水平承压梁 8.底部基础板 9.竖直承压梁

71.水平槽孔 72.纹槽 73.螺栓

91.螺纹槽 92.方形底座 93.螺纹槽

94.螺栓

具体实施方式

结合附图对本实用新型的用于测量土体的静止土压力系数的模型加以说明。

本实用新型的用于测量土体的静止土压力系数的模型是基于三维应力盒可精确测量土体的应力状态的特点，以整体模型的方式测量土体中某一点的静止土压力系数，弥补了在静止土压力系数测量的技术缺陷，使其可以方便快捷准确地测量静止土压力系数。

如图所示，本实用新型的用于测量土体的静止土压力系数的模型包括：钢筋混凝土管1、上部表面承压版2、下部承压板3、千斤顶4、三维土压力盒5、支撑梁6、百分表7、水平承压梁8、底部基础板9、竖直承压梁10。如图1所示，该模型测量的各向同性土体放置在钢筋混凝土管1中，使土体在测量过程中受到相同的围压，与工程实际情况相符；如图1所示，土体的上方为上部表面承压板2，承担千斤顶4的作用力，并使作用力均匀分布在土体上表面；如图3所示，上部表面承压板2上布置有呈正交状态的支撑梁6；如图2所示，在土体中任一平面内，在钢筋混凝土管1的圆心位置处布置一个三维土压力盒5，在钢筋混凝土管1的内壁，每隔90°布置一个三维土压力盒。如图5所示，支撑梁的焊接状态为正交方式。如图1、3、6所示，千斤顶上部承压面支撑的是水平承压梁，千斤顶下部固定在支撑梁的交点处。如图7所示，水平承压梁端部水平方向设有水平槽孔71，其大小可将竖直承压梁楔入，竖直方向设有螺纹槽72，通过螺纹槽中的螺栓73可将水平承压梁与竖直承压梁连接，竖直承压梁上端部设有螺纹槽91，其大小与水平承压梁端部螺纹槽相同，如图8所示，竖直承压梁下端部焊接有带螺纹槽的方形底座92，方形底座上布置有四个螺纹槽93，底部基础板上同样布置底部螺纹槽81，两处螺纹槽大小尺寸相同，通过螺栓94连接。

本实用新型的特点是：

1.放置的深度不受限制，可以通过在试验过程中改变埋置的三维土压力盒的位置来实现；2.钢筋混凝土管的结构使测量的过程中土体应力分布均匀，不发生土体挤压变形等影响测试结果的因素；

3.操作简单、成本低、数据准确、可靠性高。

Claims (7)

1.一种测量静止土压力系数的模型箱，该模型箱包括：钢筋混凝土管(1)、上部表面承压板(2)、下部承压板(3)和若干三维土压力盒(5)，所述上部表面承压板(2)、下部承压板(3)均为圆形且与钢筋混凝土管(1)的内径相适配并分别形成上盖和下盖，其特征是：所述下盖设置在底部基础板(8)上，所述上盖上设有两根呈正交状态的支撑梁(6)，所述支撑梁(6)交点处设有千斤顶(4)，所述千斤顶(4)的外部架设有两根呈正交状态的水平承压梁(7)，所述水平承压梁(7)分别设有与底部基础板(8)连接的竖直承压梁(9)。

2.根据权利要求1所述的一种测量静止土压力系数的模型箱，其特征是：所述三维土压力盒(5)放入钢筋混凝土管(1)内部且填有视为各向同性土体。

3.根据权利要求2所述的一种测量静止土压力系数的模型箱，其特征是：所述三维土压力盒(5)分别在土体的某一平面中沿钢筋混凝土管(1)和在该土体平面圆心位置处布置。

4.根据权利要求3所述的一种测量静止土压力系数的模型箱，其特征是：所述三维土压力盒(5)沿钢筋混凝土管(1)每隔90°布置一个，在该土体平面圆心位置处布置一个。

5.根据权利要求1所述的一种测量静止土压力系数的模型箱，其特征是：所述上部表面承压板(2)与两根呈正交状态的支撑梁(6)焊接连接。

6.根据权利要求1所述的一种测量静止土压力系数的模型箱，其特征是：所述的三维土压力盒(5)有导线与外界的测量仪器相连。

7.根据权利要求1所述的一种测量静止土压力系数的模型箱，其特征是：所述水平承压梁(7)端部水平方向设有楔入竖直承压梁(9)的槽孔，竖直方向设有螺纹槽；所述竖直承压梁(9)上端部设有与水平承压梁(7)螺栓连接螺纹槽，下端部焊接有带螺纹槽的方形底座。

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