[實用新型]土體彈性參數測試裝置

有效

• 申請號: 201720308915.8
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN206601298U
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 陳之祥;李順群;張勛程;王英紅;趙磊;桂超;夏錦紅;高艷
• 申請（專利權）人: 天津城建大學;新鄉學院
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司12108
• 代理人: 呂志英

技術領域

本實用新型屬于巖土工程領域，涉及一種土體彈性參數測試裝置，可用于測試土體內的彈性參數。

背景技術

土體在外力作用下不能產生位移時，它的幾何形狀和尺寸將發生變化，這種形變稱為應變。土體發生形變時內部產生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，定義單位面積上的這種反作用力為應力。土體的彈性參數是研究土體應力應變關系的橋梁，是建立土體強度模型的關鍵。

巖土體具有與金屬不同的材料屬性，由于真實的應力應變狀態難以獲取，因此依據各向同性假定獲取其應力應變值。因土體的壓硬性、碎散性、非線性等特征，一點的實際應變不能直接測試獲得。通過在土體內部埋設應變裝置獲取的實際是土壓力作用于埋設裝置而產生的裝置應變，且埋設裝置為面接觸并非線體，獲取的實質上為某方向土體的壓力對埋設裝置產生的平均應變。

常規的土體彈性參數測定主要依據一維或者二維計算理論，或基于直剪試驗、固結試驗等實驗室試驗，測定的參數是等價意義上的參數，并非實際的彈性參數。長久以來，一些巖土工作者提出一系列的強度模型，該類模型有雙參數變彈性模型和無法考慮剪脹的四參數模型；七參數模型基于共軸特性建立了正交各向同性體的一般關系，九參數表示的為正交各向異性材料的彈性常數。由于七參數模型和九參數模型在實際情況下難以測試，因而迄今為止尚無基于七參數和九參數的強度模型。專利號2014103451953和2015109568005從不同視角公布了用于三維土體應力狀態測試的計算方法，為測試土體的常規應力狀態提供了可能。專利號2014107401402公布了用于測試土體內部三維應變狀態的測試裝置，然而土體應變測試需要足夠的材料相似度，該專利并未實質性指出材料類型，仍需改進。由于受到測試方法等技術上的局限，尚無能夠測試正交各向異性材料的九個彈性參數的裝置。

為有效測試不同土體的彈性性能，合理評估土體的應力應變、強度及變形特性。有必要提出土體彈性參數的測試方法。該類測試方法為認識土體的力學和變形特性提供了便利，將為土體九參數強度模型的建立提供可能。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種土體彈性參數測試裝置，以實現土體的真實彈性參數測試，進而為合理評估土體的應力應變、強度及變形特性提供可能。

為解決上述問題，本實用新型提供了一種土體彈性參數測試裝置，該土體彈性參數測試裝置埋置于土體內部，并與數據采集系統相連接，其中：該裝置包括有10個土壓力盒、10個應變盒、基座、數據導線、防水密封膠組成；所述基座呈六棱臺、六棱柱、六棱臺組成的上中下結構，且基座的頂面、底面及所有側面均設置有凹槽，1個土壓力盒設置于基座上部六棱臺的頂面；3個土壓力盒設置于基座上部六棱臺側面彼此不相鄰的凹槽內，3個土壓力盒設置于基座六棱柱側面彼此不相鄰的凹槽內，3個土壓力盒設置于基座下部六棱臺側面彼此不相鄰的凹槽內；10個應變盒設置于基座側面和底面空置的壓力盒凹槽內；10個土壓力盒和10個應變盒的數據導線經基座內部數據線孔道從數據線匯總孔引出后與數據采集系統相連接，通過防水密封膠將土壓力盒與基座之間的縫隙填充，形成土體彈性參數測試裝置。

本實用新型效果是填補了土體九彈性參數不能直接測試的空白。該類測試方法為認識土體的力學和變形特性提供了便利，將為土體九參數強度模型的建立提供可能。設單個土壓力盒和單個應變盒的精度分別為κ、ρ，則最大正應力精度為4.33κ，最大剪應力精度為3.5κ；最大正應變精度為10.33ρ，最大剪應變精度為34.67ρ。操作中精度的提高能最大程度上呈現真實的土體彈性參數，為土體的強度及變形研究提供了保障。

附圖說明

圖1為本實用新型的土體彈性參數測試測試裝置效果圖；

圖2為本實用新型涉及的應力盒效果圖；

圖3為本實用新型涉及的剛性管透視圖；

圖4為本實用新型涉及的基座效果；

圖5本實用新型的土體彈塑性參數測試裝置建立的一種坐標系；

圖6為本實用新型涉及的基座透視圖；

圖7為本實用新型涉及的基座剖面圖。

圖中：

1.壓力盒 2.應變盒 3.基座 4.數據導線 5.防水密封膠

21.剛性管 22.彈性囊 23.感壓器 24.填充液 25.孔塞

26.密封圈 27.密封槽 28.感壓器孔 29.充液孔 31.凹槽

32.數據線孔道 33.數據線匯總孔

具體實施方式

結合附圖對本實用新型的土體彈性參數測試裝置加以說明。