CN212133945U - 一种可修正倾角的土压力盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可修正倾角的土压力盒，包括壳体，壳体内由上至下依次固定设有压力测试模块、分隔挡板和倾角传感器模块，壳体底部通过底板密封；分隔挡板板面上设有通孔，倾角传感器模块的信号线向上穿过通孔与压力测试模块的信号线一并由开设在壳体侧壁上的信号线导出孔引出。通过在土压力盒内设置倾角传感器模块，利用测得的倾斜角度修正土压力测量值，以获取真实有效的数据，一方面解决了由于土压力盒埋设不规范、土体不均匀沉降以及渗流等原因发生倾斜或位移，导致土压力测量不准确的技术问题；另一方面，有效保护倾角传感器模块的同时，避免了将倾角传感器固定在土压力盒外部易引起应力集中以及破坏土压力盒内部结构，影响测量结果的技术问题。

Description

一种可修正倾角的土压力盒

技术领域

本实用新型属于岩土工程技术领域，涉及一种用于土体应力测量的可修正倾角的土压力盒。

背景技术

在土力学的试验研究中，土压力的测量是其中的一个重要方面。土压力盒是对土介质应力进行试验研究的基本工具，能够直接反应土压力的变化情况，因此在路基、挡土墙、坝体及隧道等工程土压力测试中得到了广泛应用。利用土压力盒测试土压力数值时，需在被测土体的表面预留或开凿坑槽，然后将土压力盒镶固在被测土体表面，将土压力盒测试线引出到指定位置，通过综合测试仪读取土压力测量数据，进而能够对土体压力的变化实现长期监测的目的。土压力盒测量的有效数据是垂直于土压力盒受力表面的均布压力。然而，在土压力盒的使用过程中，由于埋设不规范、土体不均匀沉降以及土中水渗流等原因均不可避免的造成土压力盒倾斜或位移，导致土压力盒的受力表面与土体均布压力不垂直，土压力盒测量值往往偏离实际土压力，造成土压力测量不准确。为减少或消除由于土压力盒倾斜造成监测数据不准确的问题，常规做法是在土压力盒底面铺设一定厚度的标准砂，压实后将土压力盒水平放置其上，并来回错动压力盒以达到土压力盒与砂层无孔隙且紧密接触的目的，再在土压力盒表面铺设约2cm厚的砂层，最后回填土至略高于土压力盒，夯实使其密度接近原土层。上述做法虽然在一定程度上能保证埋设时土压力盒处于水平位置，但随着上覆土增厚以及土体沉降、水渗流等情况土压力盒仍然会发生倾斜或位移，无法保证测量精度。

中国专利201320646357.8公开了 “一种土压力测量装置”，其在土压力盒体上固定安装一倾角测量装置，通过测得的角度和压力值反算水平土压力的大小，能够解决柔性挡墙墙后土压力测量的问题，使得柔性挡墙墙后土压力的测量更加准确。但是，由于其将倾角传感器固定在土压力盒的外部上端，一方面会增加土体对土压力盒的应力，引起应力集中，影响测量结果；另一方面，以绑扎或其他连接方式固定倾角传感器与土压力盒时，容易破坏土压力盒内部结构，影响测量结果。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供了一种可修正倾角的土压力盒，能够有效解决由于埋设在土体中的土压力盒易发生倾斜或位移，造成土体压力测量不准确的问题。

本实用新型通过以下技术方案来实现：

一种可修正倾角的土压力盒，包括壳体，所述壳体内由上至下依次固定设有压力测试模块、分隔挡板和倾角传感器模块，壳体底部通过底板密封；所述分隔挡板板面上设有通孔，倾角传感器模块的信号线向上穿过通孔与压力测试模块的信号线一并由开设在壳体侧壁上的信号线导出孔引出。

优选地，所述底板中部设有与倾角传感器模块外形尺寸相适配的凹槽，倾角传感器模块固定镶嵌在该凹槽内。

优选地，所述压力测试模块为振弦式或电阻式结构。

优选地，所述倾角传感器模块选用数字型双轴倾角传感器。

优选地，所述分隔挡板通过螺纹连接件与底板连接固定。

优选地，所述分隔挡板选用不锈钢片。

本实用新型的有益效果是：

1、通过设置倾角传感器模块，根据测得的倾斜角度来修正土压力测量值，以获取真实有效的土压力数据，解决了由于土压力盒埋设不规范、土体不均匀沉降以及渗流等原因发生倾斜或位移，而导致土压力测量不准确的技术问题；

2、通过将倾角传感器模块内置在土压力盒内，能够有效保护倾角传感器模块的同时，避免了将倾角传感器固定在土压力盒外部易引起应力集中以及破坏土压力盒内部结构，而影响测量结果的技术问题；

3、本实用新型结构合理，制作简单、成本低廉，操作便捷，测量结果准确，可广泛应用于路基、挡土墙、坝体以及隧道等工程中的土压力测量，适于推广应用。

附图说明

图1为本实用可修正倾角的土压力盒的结构示意图；

图2为本实用可修正倾角的土压力盒的外形结构示意图；

图中：1-壳体，2-压力测试模块，3-分隔挡板，4-倾角传感器模块，5-底板，6-通孔，7-信号线导出孔。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型及其效果作进一步阐述。

如图1、2所示，一种可修正倾角的土压力盒，包括壳体1，所述壳体1内由上至下依次固定设有压力测试模块2、分隔挡板3和倾角传感器模块4，壳体1底部通过底板5密封；其中，压力测试模块2选用振弦式或电阻式结构，具有高灵敏度、高精度、高稳定性的优点，适于长期观测；倾角传感器模块4选用数字型双轴倾角传感器，能够有效快地速检测出水平倾角的变化，体积小、功耗低、一致性和稳定性很高，并且数字型倾角传感器的线性度更容易得到修正。所述分隔挡板3选用不锈钢片，厚度为0.5mm左右，用于分隔压力测试模块2和倾角传感器模块4，避免压力测试模块2与倾角传感器模块4两者电路相互干扰；分隔挡板3板面上设有通孔6和螺纹孔，倾角传感器模块4的信号线向上穿过通孔6与压力测试模块2的信号线一并由开设在壳体1侧壁上的信号线导出孔7引出；螺纹孔用于通过螺纹连接件将分隔挡板3与底板5连接固定。此外，壳体1由金属材质制成，具有一定的强度和防水防腐的功能；压力测试模块2和倾角传感器模块4的信号线均由PVC包裹，耐腐蚀性强，延长了埋于地下的信号线的使用寿命。本实用新型将一倾角传感器模块4内置在土压力盒内部，根据倾角传感器模块4测得的倾斜角度来修正土压力测量值，以获取真实有效的土压力数据，解决了由于土压力盒埋设不规范、土体不均匀沉降以及渗流等原因发生倾斜或位移埋，而导致土压力测量不准确的技术问题。当压力盒受力表面与土压力方向垂直时，倾角传感器模块4测得的角度为零，压力测试模块2监测到的压力值为真实有效的土压力值；当土压力盒发生倾斜或位移时，倾角传感器模块4会显示倾斜角度，与此同时压力测试模块2检测到的压力值不是真实有效的土压力值，根据测得的倾斜角度和相应的压力值来反算真实方向的土压力大小。

进一步地，所述底板5为柱状凹槽式结构，其中部设有与倾角传感器模块4外形尺寸相适配的凹槽，倾角传感器模块4固定镶嵌在该凹槽内，并且底板5能够镶嵌安装在壳体1底部，两者紧密贴合，避免水分进入压力盒内部，避免倾角传感器模块4在土压力盒内移动，影响测量结果。

利用上述可修正倾角的土压力盒进行土压力测量的安装使用方法，具体包括以下步骤：

步骤1：将土压力盒内的压力测试模块2信号线插头连接到频率仪，读取土压力初始数据，包括压力测试模块的读数和倾角测试模块的读数。

步骤2：利用钻机在被测土体指定位置挖孔，将土压力盒埋设至预定深度。

步骤3：将埋设处的地基夯实找平，土压力盒工作面外的土介质要争取与扰动前的土体密度尽量一致，土压力盒附近的土宜紧不宣松。为消除介质不均匀引起的局部应力差别，要求土压力盒工作面的直径大于土介质最大颗粒直径的五十倍。安装时将土压力盒受力面朝上，土压力盒底部填入10cm深中砂压实垫平，读取倾角读数，根据读数调整土压力盒水平，当倾角读数为零时，在其周围覆盖30cm厚的中砂，压实并回填钻孔后，再进行一次土压力盒数据采集。

步骤4：预定间隔时间，每个间隔时间结束后，采集一次土压力盒数据包括压力测试模块的读数和倾角测试模块的读数，利用测得的倾斜角度修正土压力测量值，以获取真实有效的数据。

本实用新型的土压力盒可适用于各类地层的土压力测试，尤其适用于软土测量。本新型土压力测试装置克服了以往常规埋设方法以及将土压力盒与倾角传感器简单连接的缺陷，且在实际使用中应用便利、简单、可靠，极大提高了土压力盒监测数据的精确性，对土工测试技术的提高与改进具有重要意义。

以上实施例仅是示例性的，并不会局限本实用新型，应当指出对于本领域的技术人员来说，在本实用新型所提供的技术启示下，所做出的其它等同变型和改进，均应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种可修正倾角的土压力盒，包括壳体，其特征在于：所述壳体（1）内由上至下依次固定设有压力测试模块（2）、分隔挡板（3）和倾角传感器模块（4），壳体（1）底部通过底板（5）密封；所述分隔挡板（3）板面上设有通孔（6），倾角传感器模块（4）的信号线向上穿过通孔（6）与压力测试模块（2）的信号线一并由开设在壳体（1）侧壁上的信号线导出孔（7）引出。

2.根据权利要求1所述的可修正倾角的土压力盒，其特征在于：所述底板（5）中部设有与倾角传感器模块（4）外形尺寸相适配的凹槽，倾角传感器模块（4）固定镶嵌在该凹槽内。

3.根据权利要求1或2所述的可修正倾角的土压力盒，其特征在于：所述压力测试模块（2）为振弦式或电阻式结构。

4.根据权利要求1或2所述的可修正倾角的土压力盒，其特征在于：所述倾角传感器模块（4）选用数字型双轴倾角传感器。

5.根据权利要求1所述的可修正倾角的土压力盒，其特征在于：所述分隔挡板（3）通过螺纹连接件与底板（5）连接固定。

6.根据权利要求1所述的可修正倾角的土压力盒，其特征在于：所述分隔挡板（3）选用不锈钢片。

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