[發明專利]一種帶有土面整平裝置的側向管土作用測試系統與方法

在審

• 申請號: 201711332310.3
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN107884015A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 劉潤;郝心童;韓德卿;王迎春
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙)12214
• 代理人: 王秀奎

1.一種帶有土面整平裝置的側向管土作用測試系統，其特征在于：本系統包括試驗槽、傳力裝置、試驗管段、平土裝置、加載裝置和數據采集裝置，在試驗槽的兩側邊沿上設置有水平向導軌；

所述傳力裝置設置于水平向導軌上，傳力裝置由推板、固定滑框、滑輪和可升降推板構成，推板橫跨于試驗槽的水平向導軌之間，在推板上設置固定滑框，可升降推板設置于固定滑框內，可升降推板的下端設置T型支撐板，T型支撐板通過設置于試驗管段表面的矩形槽伸入試驗管段內并夾持在內輪的兩側；

所述平土裝置設置于推板的兩側，平土裝置由兩根豎桿、設置于豎桿之間壓輪以及刮土板構成，壓輪和刮土板通過螺釘與兩根豎桿連接固定，二者可分別進行安裝或拆卸，如拆卸掉刮土板，只利用壓輪進行壓土，或者拆卸掉壓輪，只利用刮土板進行土面的平整；

所述加載裝置包括絲杠支架、絲杠、聯軸器、伺服電機減速器和速度控制箱，絲杠支架設置于試驗槽與水平向導軌垂直的邊沿中心處，在兩個絲杠支架之間設置絲杠，絲杠通過設置于推板底部的傳動件與推板相連，絲杠的一端連接聯軸器，聯軸器連接伺服電機減速器，伺服電機減速器連接速度控制箱；

所述數據采集裝置包括S型壓力傳感器、動靜態應變采集儀、計算機和攝像頭，所述S型壓力傳感器設置于可升降推板的底部，S型壓力傳感器與動靜態應變采集儀相連，動靜態應變采集儀與計算機相連，計算機連接攝像頭。

2.根據權利要求1所述的一種帶有土面整平裝置的側向管土作用測試系統，其特征在于：在所述試驗槽兩側設置有鋼化玻璃，鋼化玻璃為透明并標有刻度。

3.根據權利要求1所述的一種帶有土面整平裝置的側向管土作用測試系統，其特征在于：所述試驗管段為0.8-1.2m長的薄壁空心管體。

4.根據權利要求1所述的一種帶有土面整平裝置的側向管土作用測試系統，其特征在于：所述在推板底部設置有滑塊，使推板可沿水平向導軌進行滑動。

5.根據權利要求1所述的一種帶有土面整平裝置的側向管土作用測試系統，其特征在于：所述固定滑框由兩個U形柱體構成，U形柱體的開口相對設置，滑輪設置于U形柱體內部，可升降推板設置于滑輪之間，可沿垂直方向進行上下運動。

6.根據權利要求1所述的一種帶有土面整平裝置的側向管土作用測試系統，其特征在于：所述固定滑框的數量為2個，二者沿推板中線相對設置。

7.根據權利要求1所述的一種帶有土面整平裝置的側向管土作用測試系統，其特征在于：所述平土裝置的兩個豎桿通過調節機構與推板相連接，以使平土裝置可進行垂直方向的位置調節。

8.一種帶有土面整平裝置的側向管土作用測試方法，按照下列步驟進行：

步驟一、測定填土的物理力學性質，對于無粘性土，需測定的物理力學指標為土體容重、含水率、密實度及天然坡角；對于粘性土，需測定的物理力學指標為土體容重、含水率、塑限、液限及抗剪強度；

步驟二、向槽內按層填土，推動自帶的土面平整裝置，沿水平向導軌來回運動數次，利用刮土板和壓輪對土面進行整平和壓實；

步驟三、安放試驗管段，根據試驗要求埋設管線；

步驟四、依次啟動計算機、攝像頭、動靜態應變儀，首先對應變儀進行平衡、清零，然后打開伺服電機，設定試驗加荷速率和管線水平方向的運動距離以及管線的循環運動次數，管道開始運動后，應變儀采集土體側向抗力隨管道位移的實時變化數據，攝像機監測管線運動全過程的運動軌跡及土體的變形規律；

步驟五、試驗結束后，依次關閉伺服電機、應變儀及攝像機，并對試驗數據進行整理和備份，最終所得數據都記錄在計算機中，以備之后的處理與分析。

9.根據權利要求1所述的一種帶有土面整平裝置的側向管土作用測試方法，其特征在于：

步驟二中，對于無粘性土，每填一層后擊實并用預定的擊實密度來控制，直到達到預定標高；對于粘性土，同樣每層都要夯實均勻，并用環刀取土樣，測土的密度和含水率，將其控制在預定值，直到達到預定標高，粘土鋪設完成后，還需要固結24小時使其形成均勻整體。

10.根據權利要求1所述的一種帶有土面整平裝置的側向管土作用測試方法，其特征在于：步驟三中，所述管線可以在自身重量下沉入土體內，也可以人為的進行預設深度處理；所述管線的下部土體厚度應大于1倍管徑。