[實用新型]一種凍土靜止側(cè)壓力系數(shù)測定裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720754308.4
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN206990362U
• 公開（公告）日: 2018-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黨博翔;齊吉琳;閆旭;王巖松;趙軍霖;郭雪鸞;孫曉宇;楊笑
• 申請（專利權(quán)）人: 北京建筑大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司62002
• 代理人: 張華芳

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及土體參數(shù)測量裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種凍土靜止側(cè)壓力系數(shù)測定裝置。

背景技術(shù)

靜止側(cè)壓力系數(shù)（K0系數(shù)）是土在無側(cè)向變形條件下固結(jié)后的水平向主應(yīng)力與豎向主應(yīng)力之比，是巖土力學中一個重要參數(shù), 它是確定水平場地中的應(yīng)力狀態(tài)和計算靜止土壓力的基礎(chǔ)。靜止側(cè)壓力系數(shù)K0是土力學中極為重要的力學參數(shù)，是計算靜止土壓力等土力學分析的基礎(chǔ)，對工程地下結(jié)構(gòu)物的設(shè)計和計算具有實際意義，直接影響到工程項目的工程造價、安全可靠性程度等，如擋土墻、隧道、礦井開挖及邊坡穩(wěn)定等工程問題的安全設(shè)計和計算分析時均涉及到水平應(yīng)力場的計算。長期以來，研究者們針對常溫土的K0系數(shù)進行了大量研究。

在凍土力學和寒區(qū)巖土工程中K0系數(shù)也具有同樣的重要性。在人工凍結(jié)壁安全性計算、凍土邊坡穩(wěn)定性分析以及凍土地基承載力計算等工程分析中均涉及到K0系數(shù)的取值問題。凍土是一種包含有冰、未凍水、土顆粒及空氣多項介質(zhì)具有復(fù)雜力學性質(zhì)的材料。由于土體中冰的存在，凍土的力學性質(zhì)對溫度的變化極為敏感，微小的溫度變化會引起凍土力學性質(zhì)的劇烈變化。而長期以來，由于試驗手段的限制，對凍土K0系數(shù)的研究相對滯后。以往的測量K0系數(shù)的試驗方法大都采用三軸試驗通過使用側(cè)向變形反饋控制系統(tǒng)施加圍壓來控制土樣側(cè)向變形為零，同時記錄側(cè)壓力進而計算K0系數(shù)（Wanatowski D，2007；Xu Z W，2007；Tian Q H，2009），但是由于凍土的彈性模量相比與融土的彈性模量大很多，在試驗過程中采用圍壓控制側(cè)向變形，所得到的數(shù)據(jù)誤差較大，解決測量凍土K0系數(shù)的準確性尤為關(guān)鍵和重要。

要準確測量凍土K0系數(shù)，保證能夠準確測量凍土側(cè)向變形時的壓力，需要對以往的的試驗方法和試驗儀器進行改進。

實用新型內(nèi)容

鑒于上述，本實用新型的目的在于提供一種凍土靜止側(cè)壓力系數(shù)測定裝置，該裝置在不同溫度狀態(tài)下能更加精確測定凍土靜止側(cè)壓力系數(shù)，利用該裝置觀察歸納溫度與凍土靜止測壓力系數(shù)之間的關(guān)系，用于解決測量凍土K0系數(shù)準確性的問題。

本實用新型的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種凍土靜止側(cè)壓力系數(shù)測定裝置，包括支撐鋼架、軸向壓力傳感器、傳動鋼梁、頂端承壓塊、保溫艙、豎向加載軸、壓力艙、承壓底座、溫度傳感器、冷浴循環(huán)外管、冷浴循環(huán)內(nèi)管、溫度傳感器、軸壓加載裝置、計算機、控制器。

軸壓加載裝置上設(shè)有支撐鋼架和承壓底座；支撐鋼架內(nèi)設(shè)有傳動鋼梁；承壓底座連接保溫艙；保溫艙內(nèi)設(shè)有壓力艙；壓力艙上端設(shè)有頂端承壓塊；頂端承壓塊連接豎向加載軸；豎向加載軸連接傳動鋼梁；傳動鋼梁上設(shè)有軸向壓力傳感器。

保溫艙與壓力艙之間設(shè)有冷浴循環(huán)內(nèi)管；冷浴循環(huán)內(nèi)管通過冷浴循環(huán)外管與冷浴循環(huán)槽連通。

計算機與控制器連接；控制器分別與保溫艙、冷浴循環(huán)槽連接。

上述的保溫艙外側(cè)設(shè)有導(dǎo)線連接口。

上述的溫度傳感器通過傳感器固定器固定在壓力艙底部。

上述的保溫艙與壓力艙之間還設(shè)有頂層隔熱板，該頂層隔熱板用于密封保溫艙。

上述的壓力艙的內(nèi)壁均勻安置應(yīng)力感應(yīng)片。

上述的溫度傳感器、應(yīng)力感應(yīng)片通過連接線與導(dǎo)線連接口連接。

上述的保溫艙與承壓底座通過固定螺栓固定，

上述的溫度傳感器和應(yīng)力感應(yīng)片的連接線匯集至導(dǎo)線連接口，通過外導(dǎo)線連接控制器。

上述的控制器監(jiān)測壓力艙底部溫度感應(yīng)器數(shù)值，通過調(diào)節(jié)冷浴循環(huán)槽冷液循環(huán)速率，冷液經(jīng)冷浴循環(huán)外管進入保溫艙內(nèi)的冷浴循環(huán)內(nèi)管，進行循環(huán)，控制保溫艙內(nèi)溫度。

上述的冷浴循環(huán)內(nèi)管為螺紋盤管，其材質(zhì)為紫銅管。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點是：

1. 本實用新型解決了傳統(tǒng)融土的靜止側(cè)壓力系數(shù)測定裝置的壓力艙不具備溫度控制功能的問題，本實用新型在控制凍土試樣受恒定軸向壓力時，對其施加不同環(huán)境溫度，觀測加載過程中凍土側(cè)壓力系數(shù)的變化過程，或在控制凍土試樣處于恒定負溫情況下，通過施加在凍土試樣上的軸向壓力的改變，觀測加載過程中凍土側(cè)向壓力的變化過程。

2. 本實用新型通過對壓力艙的溫度控制達到對對土樣負溫的控制，所述保溫艙是由隔熱保溫材料制成，試驗時為完全封閉空間，通過在保溫艙內(nèi)槽中冷液循環(huán)內(nèi)管中的冷液不斷循環(huán)，保持保溫艙中溫度恒定，有效的控制保溫艙里面的壓力艙整體溫度，使土樣能夠維持在目標負溫，通過壓力艙底部的溫度傳感器，實時監(jiān)測土樣溫度，并可以通過控制器，有效的調(diào)節(jié)循環(huán)冷液循環(huán)速率，達到控制溫度高低的目的。