[發明專利]一種測試上硬下軟型土樣應變及變形的膜結構

在審

• 申請號: 201610074299.4
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105571946A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 曹?，?/a>;朱毅;劉云飛
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01B7/16
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 續京沙

技術領域

本發明涉及路基土體應變及變形測量領域。

背景技術

三軸壓縮試驗是巖土工程領域的室內試驗之一，其實質是對試樣在三向受 力環境中的力學性質的研究，用來模擬土體工程實際狀況，較為常用的是圓柱 體試樣。上覆硬殼層軟土路基是路基工程中一種典型的土層分布形式，一直是 國內外研究的熱點，但由硬殼層到軟土層應變變化趨勢及土層交界面處膨脹變 形情況在室內試驗中鮮有報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種測試上硬下軟型土樣應變及變形的膜結構，可 以測量硬殼層到軟土層的應變變化趨勢和土樣中間交界面處膨脹變形的情況。

本發明主要包括有土樣、金屬箔應變絲A、金屬箔應變絲B、金屬箔應變絲 C、應變絲引線、多通道應變儀、電腦、橡皮膜、金屬箔應變絲D、測力計、彈 簧和保護外殼。

其中，土樣利用三軸壓縮試驗專用制樣器，采用分層擊實法制備成為圓柱 形，且上部分為硬殼層土樣，下部分為軟土層土樣。硬殼層土樣和軟土層土樣 的交界處設有一周的金屬箔應變絲A，在距離金屬箔應變絲A5mm至15mm處， 硬殼層土樣的外部設有一周的金屬箔應變絲B，在距離金屬箔應變絲A5mm至 15mm處，軟土層土樣的外部設有一周的金屬箔應變絲C。在金屬箔應變絲A、 金屬箔應變絲B和金屬箔應變絲C的接頭處分別連接一根應變絲引線，各個應 變絲引線向上延伸，并分別與多通道應變儀相連，多通道應變儀通過數據線與 電腦相連。在土樣的外部套有橡皮膜，金屬箔應變絲A、金屬箔應變絲B和金 屬箔應變絲C均置于橡皮膜內部。在金屬箔應變絲D的一端與測力計相連，測 力計與彈簧的一端相連，彈簧的另一端與金屬箔應變絲D的另一端相連。金屬 箔應變絲D、測力計和彈簧連接成一個圓形，設在土樣的交界處，置于橡皮膜 的外部。在金屬箔應變絲D外部覆蓋保護外殼，保護外殼的四周均粘貼在橡皮 膜的外部。

本發明在使用時，在軸向力作用下，橡皮膜、金屬箔應變絲A、金屬箔應變 絲B和金屬箔應變絲C隨土樣發生壓縮變形、橫向膨脹變形而變形，金屬箔應 變絲A、金屬箔應變絲B和金屬箔應變絲C的電阻值發生變化，多通道應變儀 通過應變絲引線接收到信號，通過電腦得到不同的應變值，從而得到由硬殼層到 軟土層的應變變化趨勢。土樣膨脹變形產生向外擴張的力，測力計能測出力的大 小F，彈簧的彈性系數K已知，可以通過X＝F/K計算出土層交界面處膨脹變形 值X。

本發明與現有技術相比具有如下優點：既能同時測量土樣的橫向膨脹變形 和應變，測量成本低且方便可行，又能測量一個土樣中含兩種土體的應變變化 趨勢。

附圖說明

圖1是本發明的示意圖。

圖2是本發明的剖面示意圖。

圖3是土樣及膜結構的俯視示意圖。

圖4是測量上硬下軟型土樣交界面處周長變化裝置。

具體實施方式

在圖1、圖2、圖3和圖4所示的本發明的示意簡圖中，土樣1利用三軸壓 縮試驗專用制樣器，采用分層擊實法制備成為圓柱形，土樣為圓柱形，且上部 分為硬殼層土樣，下部分為軟土層土樣。硬殼層土樣和軟土層土樣的交界處設 有一周的金屬箔應變絲A2，在距離金屬箔應變絲A10mm處，硬殼層土樣的外 部設有一周的金屬箔應變絲B3，在距離金屬箔應變絲A10mm處，軟土層土樣 的外部設有一周的金屬箔應變絲C4。在金屬箔應變絲A、金屬箔應變絲B和金 屬箔應變絲C的接頭處分別連接一根應變絲引線5，各個應變絲引線向上延伸， 并分別與多通道應變儀6相連，多通道應變儀通過數據線與電腦7相連。在土 樣的外部套有橡皮膜8，金屬箔應變絲A、金屬箔應變絲B和金屬箔應變絲C 均置于橡皮膜內部。在金屬箔應變絲D9的一端與測力計10相連，測力計與彈 簧11的一端相連，彈簧的另一端與金屬箔應變絲D的另一端相連。金屬箔應變 絲D、測力計和彈簧連接成一個圓形，設在土樣的交界處，置于橡皮膜的外部。 在金屬箔應變絲D外部覆蓋保護外殼12，保護外殼的四周均粘貼在橡皮膜的外 部。