[發明專利]土體剪切波速室內測定裝置

有效

• 申請號: 201110367598.4
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN102410871A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 黃占芳;白曉紅;張循當;吳植安;王顯耀
• 申請（專利權）人: 太原理工大學;山西建筑工程（集團）總公司
• 主分類號: G01H5/00
• 分類號: G01H5/00;G01N29/07
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

技術領域

本發明涉及測定裝置，具體為一種土體剪切波速室內測定裝置。?

背景技術

目前，土體剪切波速的測定方法主要有三種：?

1.通過共振柱試驗確定最大剪切模量，進而反算剪切波速。本方法缺點是所測土樣體積小，得到的剪切波速和現場土體真實的剪切波速相差過大，而且，本方法用所測得的動剪切模量反算剪切波速的公式也是通過試驗得到的經驗公式，因此誤差也較大。

2.彎曲單元法測土樣的剪切波速。彎曲單元需要插入被測試件一定深度(一般為3?mm)，從而造成對插入深度范圍內一定的擾動，也造成了剪切波傳播長度的不確定性；另外，近場效應和雜散波的干擾使得判別剪切波的初至時刻具有較大的主觀性,由此帶來的測量誤差可能達到30%；第三，彎曲單元產生的是一種偏振波，測試時必須將發射和接收單元的敏感方向排列一致，操作起來比較麻煩。?

3.利用超聲波傳感器來測試土樣的剪切波速。此類傳感器常用厚度切變型壓電陶瓷PZT(鋯鈦酸鉛)晶片制成。由于PZT晶片的厚度機電耦合系數較低，剪切波輻射能量小，同時，還會產生縱波干擾，尤其對于軟粘土、飽和松散砂土這類高損耗的介質,縱波干擾十分嚴重。?

發明內容

本發明為了解決現有測定剪切波速技術存在上述不足之處的問題，提供了一種土體剪切波速室內測定裝置。?

本發明是采用如下技術方案實現的：土體剪切波速室內測定裝置，包括振動發生器、動態信號采集儀及計算機，振動發生器的輸出端連接有位于其右側且沿左右方向振動的振動臺面，振動臺面上固定有模型箱體，模型箱體左、右側壁內側設有至少一對左右方向位置對應的壓力傳感器，壓力傳感器的輸出端與動態信號采集儀的輸入端相連，動態信號采集儀的輸出端與計算機的輸入端相連。測定時，首先由振動發生器發射特定加速度和特定頻率的振動信號傳遞到振動臺面，使得振動臺面和之上的裝有土樣的模型箱體一起左右振動，同時土樣也會按一定的規律振動起來，通過土體的運動，壓力傳感器采集到動態波形，再通過至少一對（一對即為兩個）傳感器的動態波形的起始時間差，確定出此土樣的剪切波速。計算公式為：λ=L/△t。λ為剪切波速，L為兩傳感器之間的距離，△t為采集到的兩傳感器動態波形的起始時間差。克服了現有測定剪切波速技術存在的問題。?

模型箱體左側壁外表面設有基準傳感器，基準傳感器和壓力傳感器的動態波形的起始時間差更加精確，確定出此土樣的剪切波速的精度進一步提高。?

本發明結構設計合理可靠，可以測量較大體積土樣的剪切波速，而且測量時不需要對土樣進行擾動，剪切波速的傳播長度相對較確定；同時該裝置只有振動方向的剪切波，不存在其他形式的波的干擾，具有操作方便、簡捷，計算直接、簡單的優點，從而可以減小試驗所帶來的誤差。?

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。?

圖中：1-振動發生器，2-動態信號采集儀，3-計算機，4-振動臺面，5-模型箱體，6-壓力傳感器，7-基準傳感器。?

具體實施方式

土體剪切波速室內測定裝置，包括振動發生器1、動態信號采集儀2及計算機3，振動發生器1的輸出端連接有位于其右側且沿左右方向振動的振動臺面4，振動臺面4上固定有模型箱體5，模型箱體5左、右側壁內側設有至少一對左右方向位置對應的壓力傳感器6，壓力傳感器6的輸出端與動態信號采集儀2的輸入端相連，動態信號采集儀2的輸出端與計算機3的輸入端相連。模型箱體5左側壁外表面設有基準傳感器7。具體實施過程中，測試所用的壓力傳感器6和基準傳感器7比較靈活，根據需要進行選定，可以選擇具有體積小、工作頻率低、發射能量大的傳感器。?