[發(fā)明專利]一種高精度三維土壓力測試裝置及其量程調(diào)整系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710020619.2
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106840472B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王浩;鄭文智;茅建校;荀智翔;陶天友;王飛球;朱克宏;劉海浪;鐵棟
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: G01L1/04
• 分類號: G01L1/04;G01B11/16
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

本發(fā)明公開了一種高精度三維土壓力測試裝置及其量程調(diào)整系統(tǒng)，包括豎向主測力彈簧、若干水平測力彈簧、底板、內(nèi)筒、中心頂板、邊頂板以及若干外側(cè)板。本裝置為內(nèi)外圓筒體系，內(nèi)筒用于測量豎向土壓力及土體位移，外筒用于測量周圍土體的水平向土壓力及土體位移。其量程調(diào)整系統(tǒng)通過給測力彈簧通電，使測力彈簧內(nèi)部導體產(chǎn)生磁場，通過控制電流的大小來控制磁場力，調(diào)節(jié)測力系統(tǒng)的剛度，控制測試裝置的量程，以實現(xiàn)超深基坑土體、臨近橋墩開挖土體、超高邊坡內(nèi)部土體土壓力實時監(jiān)測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高精度三維土壓力測試裝置及其量程調(diào)整系統(tǒng)，適用于土木工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著土木工程領(lǐng)域大型基礎(chǔ)設(shè)施的不斷增多，超高超大跨建筑、大跨度橋梁、隧道、高速鐵路及地鐵的規(guī)模不斷擴大，為保障施工過程的安全可靠，高邊坡開挖，臨近建筑深基坑開挖，臨近高鐵橋墩等施工過程中，臨近土體的位移場異變參數(shù)需要實時監(jiān)測，以避免因工程事故的發(fā)生而給人們生命和財產(chǎn)的巨大損失。

高邊坡失穩(wěn)、基坑塌陷等工程問題時有發(fā)生，事實表明，問題的主要原因是在施工過程中，支護體系承載力不足，監(jiān)測的時效性差，沒有實時掌握待測土體的三維應力狀態(tài)，導致事故的發(fā)生。施工場地周圍土體壓力實時監(jiān)測作為保證施工安全的有效手段，顯得至關(guān)重要。目前，國內(nèi)外學者關(guān)于土壓力測試裝置做了諸多研究，提出多種新型的土壓力測試裝置，既有的土壓力測試裝置以提高測試精度為主，將傳統(tǒng)的單向土壓力測試裝置通過整合等方式來實現(xiàn)多維土壓力測試，而且，此種土壓力測試裝置具有不可控性，其內(nèi)部測試系統(tǒng)的量程具有不可調(diào)節(jié)性，難以適應各種土體作用下的土壓力測量。實際工程施工過程中，實時掌握土體位移場異變時土體的三維應力狀態(tài)至關(guān)重要，實時監(jiān)測土體位移是解決問題的根本所在。對于某一深度土體的三維應力狀態(tài)實時監(jiān)測，如高邊坡內(nèi)部土體實時狀態(tài)，鄰近建筑深基坑開挖土體的位移實時動態(tài)，臨近高鐵橋墩打樁時，橋墩周圍土體受豎向沖擊荷載作用時不同深度土體的三維位移實時監(jiān)測，目的在于確保正常施工的條件下，確保周圍設(shè)施的正常安全運行。

目前，傳統(tǒng)的土壓力測試裝置及測試方法仍舊存在不足：

(1)土體土壓力、土體位移測試的單方向性

(2)土壓力測試裝置量程的不可控制性

土壓力測試裝置本身的可控制性差，很難適用于各種土體，特別是埋深較大的土體壓力、位移的測量。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有技術(shù)，提出一種高精度三維土壓力測試裝置及其量程調(diào)整系統(tǒng)，所述高精度三維土壓力測試裝置可實時掌握土體的三維應力狀態(tài)，所述量程調(diào)整系統(tǒng)可依據(jù)實測土體參數(shù)調(diào)整裝置的量程。

技術(shù)方案：一種高精度三維土壓力測試裝置，包括豎向主測力彈簧、若干水平測力彈簧、底板、內(nèi)筒、中心頂板、邊頂板以及若干外側(cè)板；其中，所述底板的中心位置固定有底板永磁鐵，所述中心頂板為圓形，其內(nèi)側(cè)面上固定有頂板永磁鐵；所述邊頂板中間設(shè)有通孔，所述通孔的直徑與所述內(nèi)筒的內(nèi)徑以及所述中心頂板的直徑均一致，所述中心頂板設(shè)置在所述邊頂板中間的通孔內(nèi)；

所述豎向主測力彈簧垂直固定在所述底板永磁鐵上，所述內(nèi)筒套在所述豎向主測力彈簧外，并垂直固定在所述底板上，所述內(nèi)筒的頂部與所述邊頂板固接；所述中心頂板側(cè)面與所述內(nèi)筒的內(nèi)側(cè)面上設(shè)有匹配的豎直滑軌；所述若干外側(cè)板以圓環(huán)陣列間隔豎直設(shè)置在所述內(nèi)筒外，相鄰外側(cè)板之間采用柔性連接連接，所述內(nèi)筒外側(cè)壁上固定有內(nèi)側(cè)永磁鐵，每塊所述外側(cè)板內(nèi)側(cè)壁上固定有外側(cè)永磁鐵，在每塊所述外側(cè)板與內(nèi)筒之間設(shè)置所述水平測力彈簧，所述水平測力彈簧的兩端分別固定在所述內(nèi)側(cè)永磁鐵和外側(cè)永磁鐵上；每塊所述外側(cè)板的兩端部與邊頂板以及底板之間設(shè)有匹配的水平滑軌。

進一步的，還包括若干豎向次測力彈簧，所述豎向次測力彈簧在所述內(nèi)筒內(nèi)，圍繞所述豎向主測力彈簧以圓環(huán)陣列間隔豎直設(shè)置，其底部固定在所述底板永磁鐵上；在每塊所述外側(cè)板與內(nèi)筒之間設(shè)置有多個所述水平測力彈簧，多個所述水平測力彈簧位于同一豎直平面內(nèi)，并等間距設(shè)置。