用於微型土壓力盒的多功能標定裝置的製作方法

2023-11-01 15:18:27 1

本發明涉及一種室內模型試驗裝置，尤其涉及用於測定土體介質中微型土壓力盒標定係數的標定裝置。

背景技術：

土壓力的量測在室內模型試驗中經常遇到，常用微型土壓力盒來量測模型試驗土體介質中土壓力的大小和分布。市場上能買到的微型土壓力盒多採用油標或氣標的方法來確定標定係數。然而，大量的室內模型試驗表明土壓力盒在土體介質中會產生較明顯的應力集中和土拱效應，從而使其在土體介質中的標定係數與油標或氣標產生較大的差異，導致模型試驗數據真實性和準確性無法保證。因此，在室內進行微型土壓力盒的土標試驗對於模型試驗的數據處理有較好的指導作用。國內外在微型土壓力盒的室內土標試驗的裝置設計中，隨意性較大，不存在標準的試驗裝置和試驗方法，導致標定係數隨機性增加，同一個土壓力盒在不同裝備及操作人員情況下所得標定係數存在較大差異。另外，加載方式多採用堆載或氣壓，對於堆載來說無法進行大量程微型土壓力盒的標定，而氣壓加載法裝置設計複雜，成本較高。

技術實現要素：

技術人員經過研究發現，出現上述問題的原因在於，現有土標試驗裝置的設計中，設計人員沒有認識到標定筒的尺寸效應、微型土壓力盒在標定筒中的埋設方式、標定筒中微型土壓力盒上下填土厚度以及微型土壓力盒周圍材料的性質等因素對標定係數的影響。因此，技術人員希望通過不同直徑的標定筒、標定筒中微型土壓力盒上下不同的填土厚度以及微型土壓力盒周圍不同性質的材料對微型土壓力盒分別進行標定係數的試驗，以便得出上述不同因素對於微型土壓力盒標定係數影響情況，用於對室內土標試驗裝置的設計以及室內土標試驗進行指導，從而解決現有技術中存在的在微型土壓力盒的室內土標試驗的裝置設計中，隨意性較大，不存在標準的試驗裝置和試驗方法，導致標定係數隨機性增加，同一個土壓力盒在不同裝備及操作人員情況下所得標定係數存在較大差異的問題。但是，現有技術中，缺乏符合使用要求的用於微型土壓力盒的多功能標定裝置。

本發明的目的是針對現有技術的不足，從而提供了用於微型土壓力盒的多功能標定裝置。

為了實現上述目的，本發明所採用的技術方案是：用於微型土壓力盒的多功能標定裝置，包括多功能底板、設於所述多功能底板上的反力架立柱、設於所述反力架立柱上的反力架頂梁、設於所述反力架頂梁下方的壓力傳感器、設於所述壓力傳感器下方的液壓千斤頂、設於所述液壓千斤頂下方的加載件以及直徑由小到大的多個標定筒，所述反力架立柱上設有用於將所述反力架頂梁固定在反力架立柱上不同位置的連接結構。

優選的，各所述標定筒的內壁上均具有填土厚度控制尺。

優選的，各標定筒內壁為拋光面，所述拋光面上設置矽油層，所述矽油層上設置聚四氟乙烯薄膜。

優選的，所述多功能底板上設置多個用於對應安放所述標定筒的定位槽，各所述定位槽具有相同的幾何中心且該幾何中心位於所述加載件軸線上。

優選的，還包括用於封堵各所述定位槽的封堵板。

優選的，所述多功能底板上設置固定孔以及與所述固定孔連通的穿線孔，所述固定孔上可拆卸設置封堵薄片。

優選的，所述多功能底板上設置用於保證多功能底板保持水平的多個調平螺栓。

優選的，所述加載件為工字型加載板，包括頂板、立柱及底板，所述底板由鋼板以及粘貼在鋼板底部的矽膠壓板構成。

優選的，所述反力架頂梁包括反力架次梁、與所述反力架次梁兩端可拆卸固定連接的兩個反力架主梁，每個所述反力架主梁的兩端均固定連接立柱套筒，所述連接結構為在所述反力架立柱上等距開設的銷孔，所述立柱套筒通過插設在該立柱套筒上的銷軸與所述銷孔的配合實現在所述反力架立柱上不同位置的固定。

優選的，還包括用於放置在所述多功能底板上的開孔墊板。

本發明相對現有技術具有突出的實質性特點和顯著的進步，具體的說，用於微型土壓力盒的多功能標定裝置，利用多功能底板上的定位槽與不同直徑標定筒的配合，能夠對同一個微型土壓力盒在不同直徑標定筒中分別進行土標試驗，每個土標試驗均可通過液壓千斤頂分級加載不同的壓力，從而得出不同直徑標定筒對土標試驗數據的影響以及影響的大小和趨勢，這些結果可以對土標試驗裝置的設計以及土標試驗進行指導，使得技術人員可以根據試驗需求和標定係數的誤差要求選取合適的標定筒，避免盲目採用標定筒，導致標定係數隨機性增加的問題，對於相同試驗要求的土標試驗，技術人員可以根據上述指導選取相同的試驗裝置和試驗方法，從而得出一致的標定係數。同時，將反力架頂梁固定在反力架立柱上不同位置連接結構以及壓力傳感器、液壓千斤頂、加載件形成的加載結構，可進行大量程微型土壓力盒的試驗，不但設計巧妙，結構簡單，造價低廉，操作方便，而且解決了現有技術中堆載方式無法進行大量程微型土壓力盒的標定試驗的問題。

更進一步的，各標定筒內壁上均具有填土厚度控制尺，填土厚度控制尺能夠簡單有效的控制微型土壓力盒下方和上方的填土厚度，方便加載沉降值的估算，以便得出不同填土厚度對土標試驗數據的影響以及影響的大小和趨勢，這些結果可以對土標試驗裝置的設計以及土標試驗進行指導。

更進一步的，各標定筒內壁為拋光面，拋光面上設置矽油層，矽油層上設置聚四氟乙烯薄膜，上述結構大大減少了標定筒內壁摩擦力對標定試驗結果的影響。

更進一步的，各定位槽具有相同的幾何中心且該幾何中心位於所述加載件軸線上，防止加載過程中標定筒出現位置的偏移而產生的誤差。

更進一步的，還包括用於封堵各所述定位槽的封堵板，封堵板的作用在大的標定筒試驗時，封堵標定筒內部的定位槽，保證不同直徑標定筒試驗時均保持標定筒內的底面是平整的，這對對比試驗非常重要。

更進一步的，多功能底板上設置固定孔以及與固定孔連通的穿線孔，固定孔上可拆卸設置封堵薄片，該結構使得本發明的多功能標定裝置不僅能夠對埋入式微型土壓力盒進行試驗而且還能夠對嵌入式微型土壓力盒進行試驗，對於埋入式微型土壓力盒進行試驗時，只需用封堵薄片封堵固定孔即可，結構簡單巧妙，大大拓展了試驗範圍。

更進一步的，多功能底板上設置多個調平螺栓，用於保證多功能底板保持水平，防止出現因多功能底板傾斜而影響試驗的準確性。

更進一步的，加載件為工字型加載板，包括頂板、立柱及底板，結構簡單，重量輕，頂板上方便設置百分表，底板由鋼板以及粘貼在鋼板底部的矽膠壓板構成，使得底板剛中有柔，能夠保證下壓時填土受力均勻。

更進一步的，立柱套筒和連接結構的配合使得反力架頂梁為在反力架立柱上不同位置的固定，對於不同量程的土壓力盒以及需要不同液壓千斤頂和傳感器的時候，可以方便的調整反力架頂梁的位置，從而得到合適的加載空間，結構簡單，成本低，操作簡便，非常實用。

更進一步的，還包括用於放置在所述多功能底板上的開孔墊板，在試驗的時候選取不同硬度或材質的墊板，以便得出嵌入式微型土壓力盒周圍材料的性質因素對標定係數的影響。

附圖說明

圖1是本發明實施例中用於微型土壓力盒的多功能標定裝置的結構示意圖。

圖2是本發明實施例中多功能底板的結構示意圖。

圖3是本發明實施例中標定筒的結構示意圖。

圖4是圖3的A處放大圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

用於微型土壓力盒的多功能標定裝置的實施例，如圖1～4所示，包括多功能底板1、設於多功能底板上的反力架立柱2、設於反力架立柱2上的反力架頂梁3、設於反力架頂梁3下方的壓力傳感器7、設於壓力傳感器7下方的液壓千斤頂6、設於液壓千斤頂6下方的加載件5以及直徑由小到大的多個標定筒4，本實施例中標定筒為四個，分別採用直徑200mm，300mm，350mm，400mm的無縫鋼管制成，標定筒壁厚為10mm，各標定筒內壁上均具有填土厚度控制尺401，各標定筒內壁為拋光面，拋光面上設置矽油層（圖中未顯示），矽油層上設置聚四氟乙烯薄膜（圖中未顯示），在其他實施例中還可以根據需求選用所需數目、所需直徑以及所需壁厚的標定筒；反力架立柱2上設有用於將反力架頂梁3固定在反力架立柱2上不同位置的連接結構，本實施例中，反力架頂梁3包括反力架次梁301、與反力架次梁兩端可拆卸固定連接的兩個反力架主梁302，每個反力架主梁的兩端均固定連接立柱套筒303，連接結構為在反力架立柱2上等距開設的銷孔8，立柱套筒8通過插設在該立柱套筒上的銷軸與銷孔8的配合實現在反力架立柱2上不同位置的固定；多功能底板1上設置多個用於對應安放所述標定筒的定位槽104，各定位槽104具有相同的幾何中心且該幾何中心位於加載件軸線上，本實施例中，定位槽104為圓形槽，幾何中心即為各圓形槽的圓心，用於微型土壓力盒的多功能標定裝置還設有用於封堵各定位槽104的封堵板（圖中未顯示），本實施例的多功能底板上設置固定孔102以及與固定孔連通的穿線孔103，固定孔102上可拆卸設置封堵薄片（圖中未顯示），這樣在對嵌入式微型土壓力盒進行試驗時，嵌入式微型土壓力盒的底部插入固定孔102且引線穿過穿線孔103即可，當需要對埋入式微型土壓力盒進行試驗時，用封堵薄片將固定孔102封堵即可；多功能底板上設置四個調平螺栓101，用於保證多功能底板1保持水平，防止出現因多功能底板1傾斜而影響試驗的準確性；本實施例中，加載件5為工字型加載板，包括頂板501、立柱502及底板，底板由鋼板503以及粘貼在鋼板503底部的矽膠壓板504構成，反力架立柱包括立柱本體和固定在立柱本體底部的連接板9，連接板9通過螺栓10可拆卸固定連接在多功能底板1上。

本實施例的用於微型土壓力盒的多功能標定裝置，利用多功能底板上的定位槽與不同直徑標定筒的配合，能夠對同一個微型土壓力盒在不同直徑標定筒中分別進行土標試驗，每個土標試驗均可通過液壓千斤頂分級加載不同的壓力，從而得出不同直徑標定筒對土標試驗數據的影響以及影響的大小和趨勢，這些結果可以對土標試驗裝置的設計以及土標試驗進行指導，使得技術人員可以根據試驗需求和標定係數的誤差要求選取合適的標定筒，避免盲目採用標定筒，導致標定係數隨機性增加的問題，對於相同試驗要求的土標試驗，技術人員可以根據上述指導選取相同的試驗裝置和試驗方法，從而得出一致的標定係數。同時，將反力架頂梁固定在反力架立柱上不同位置連接結構以及壓力傳感器、液壓千斤頂、加載件形成的加載結構，可進行大量程微型土壓力盒的試驗，不但設計巧妙，結構簡單，造價低廉，操作方便，而且解決了現有技術中堆載方式無法進行大量程微型土壓力盒的標定試驗的問題。

本實施例的各標定筒內壁上均具有填土厚度控制尺，填土厚度控制尺能夠簡單有效的控制微型土壓力盒下方和上方的填土厚度，方便加載沉降值的估算，以便得出不同填土厚度對土標試驗數據的影響以及影響的大小和趨勢，這些結果可以對土標試驗裝置的設計以及土標試驗進行指導；各標定筒內壁為拋光面，拋光面上設置矽油層，矽油層上設置聚四氟乙烯薄膜，上述結構大大減少了標定筒內壁摩擦力對標定試驗結果的影響；各定位槽具有相同的幾何中心且該幾何中心位於所述加載件軸線上，防止加載過程中出現標定筒加載位置的偏移而產生的誤差，封堵板的作用在大的標定筒試驗時，封堵標定筒內部的定位槽，保證不同直徑標定筒試驗時均保持標定筒內的底面是平整的，這對對比試驗非常重要；多功能底板上設置固定孔以及與固定孔連通的穿線孔，固定孔上可拆卸設置封堵薄片，該結構使得本發明的多功能標定裝置不僅能夠對埋入式微型土壓力盒進行試驗而且還能夠對嵌入式微型土壓力盒進行試驗，結構簡單巧妙，大大拓展了試驗範圍；加載件為工字型加載板，包括頂板、立柱及底板，結構簡單，重量輕，頂板上方便設置百分表11，底板由鋼板以及粘貼在鋼板底部的矽膠壓板構成，使得底板剛中有柔，能夠保證下壓時填土受力均勻；立柱套筒和連接結構的配合使得反力架頂梁為在反力架立柱上不同位置的固定，對於不同量程的土壓力盒以及需要不同液壓千斤頂和傳感器的時候，可以方便的調整反力架頂梁的位置，從而得到合適的加載空間，結構簡單，成本低，操作簡便，非常實用；反力架立柱包括立柱本體和固定在立柱本體底部的連接板，連接板通過螺栓可拆卸固定連接在多功能底板上，拆裝維修方便。

在本發明的其他實施例中，與上述實施例不同的是，反力架頂梁的反力架次梁和兩個反力架主梁還可以一體設置；在本發明的其他實施例中，與上述實施例不同的是，設於液壓千斤頂下方的加載件還可以為鋼柱；在本發明的其他實施例中，與上述實施例不同的是，還包括用於放置在所述多功能底板上的開孔墊板，在試驗的時候選取不同硬度或材質的墊板，以便得出嵌入式微型土壓力盒周圍材料的性質因素對標定係數的影響。

最後應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明的具體實施方式進行修改或者對部分技術特徵進行等同替換；而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案範圍當中。