[發明專利]黏土地層側摩阻力測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 202110672523.0
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113550288B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 李聰;馬超;唐天龍;張效次;唐艷梅;賀祖浩;李寶成;陳富翔;王新龍;蔣道東;黃流星;張靜;王紹勝;潘祥祥
• 申請（專利權）人: 中交二航局第三工程有限公司
• 主分類號: E02D1/00
• 分類號: E02D1/00;E02D1/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 徐澍

1.一種黏土地層側摩阻力測量裝置，其特征在于：包括黏土刮除機構和固定在黏土刮除機構下側的測量機構；所述黏土刮除機構包括一側敞開的上箱體、千斤頂、連接桿、齒輪、兩個鋸齒板、刮板和防護板，千斤頂固定在上箱體頂部，連接桿上端與千斤頂的頂桿固連，齒輪鉸接在連接桿的下端上，齒輪兩側分別與兩個鋸齒板嚙合，一個鋸齒板固定在上箱體內側中部，另一個鋸齒板設置在上箱體開口側頂部，刮板設置在另一個鋸齒板的下側，刮板頂部與另一個鋸齒板的底部固連，刮板下端貼合在測量機構的摩擦板外側上，刮板外側與防護板的下端內側移動連接，防護板固定在上箱體開口側上；所述測量機構包括一側敞開的下箱體、拉壓傳感器、傳力塊、滑軌和摩擦板，拉壓傳感器固定在下箱體頂部，通過導線與測試器連接，傳力塊通過緊固件固定在拉壓傳感器底部，滑軌固定在下箱體內側上，摩擦板設置在下箱體開口側，傳力塊一側與滑軌面板固連，傳力塊另一側與摩擦板內側固連，所述摩擦板包括鋼板和混凝土層，傳力塊與鋼板內側固連，鋼板外側設有凹槽，凹槽內澆注混凝土層。

2.如權利要求1所述的黏土地層側摩阻力測量裝置，其特征在于：所述滑軌包括滑槽、多個滾珠和滑軌面板，所述滑槽與下箱體固連，多個滾珠設置在滑槽內，滑軌面板支撐在多個滾珠上，與多個滾珠滾動連接。

3.如權利要求1所述的黏土地層側摩阻力測量裝置，其特征在于：所述摩擦板四周與下箱體之間設有防水膠條。

4.如權利要求1所述的黏土地層側摩阻力測量裝置，其特征在于：所述防護板下端內側設有導向槽，刮板外側與所述導向槽移動連接。

5.如權利要求1所述的黏土地層側摩阻力測量裝置，其特征在于：所述凹槽內安裝鋼板。

6.一種根據權利要求3所述的黏土地層側摩阻力測量裝置的測量方法，其特征在于包括以下步驟：

一)測量前，先對測量機構進行標定：

a)在摩擦板的凹槽中部垂直固定吊耳，然后將整個測量機構臥放在測試平臺的鋼板上，測量機構兩端通過卡扣固定，拉壓傳感器通過導線與測試儀連接；

b)在測試平臺一端的支座上安裝定滑輪，定滑輪頂部的凹槽面距離測試平臺的高度與吊耳的吊孔中心距離測試平臺的高度相同，同時將側繩上端固定在吊耳的吊孔上，側繩中部繞過定滑輪的凹槽，側繩下端上固設掛鉤；

c)以5000Pa為單位壓強，設摩擦板外側面的面積為A₃，通過計算可得一個壓力值,將所述壓力值換算成重量單位得到標定重量G₀；

d)在掛鉤上掛重量為G₀的砝碼，摩擦板在砝碼重力的作用下向定滑輪方向移動，此時拉壓傳感器受拉，測試儀的讀數為F₁，在掛鉤上掛重量為2G₀的砝碼，對應測試儀的讀數為F₂，在掛鉤上掛重量為3G₀的砝碼，對應測試儀的讀數為F₃，以此類推，直至測試儀的讀數達到地勘資料上側摩阻力特征值的三倍，從而得到多組砝碼重量與測試儀讀數對應的數據，將多組數據制成標定表；

e)割除吊耳，在摩擦板凹槽內澆筑混凝土層；

二)標定完成后進行側摩阻力的測量：

1)將黏土刮除機構和測量機構進行組裝，組裝完成后，讀取測試器的初始讀數為N₀；

2)將組裝好的黏土地層側摩阻力測量裝置預埋進混凝土，與沉井基礎成為一個整體，啟動液壓油缸，通過刮板刮除摩擦板上的土體，然后收回刮板，將沉井基礎在地層中下沉，此時摩擦板受到持續向上的摩擦力，摩擦板相對下箱體向上產生位移，同時通過傳力塊將持續向上的摩擦力傳遞給拉壓傳感器，此時測試器的讀數為N₁，N₁—N₀即為測得的側摩阻力；

3)將N₁—N₀與步驟d)中的標定表進行對照，找到對應的砝碼重量，即可查找到相應的側摩阻力值，即為最終測得的側摩阻力值，若表中無對應砝碼重量和側摩阻力值，則采用插值法確定；

三)通過以下公式驗證N₁—N₀與通過標定表最終測得的側摩阻力值的誤差：

其中，E₁為拉壓傳感器的彈性模量；

A₁為拉壓傳感器的橫截面積；

L為拉壓傳感器的長度；

ΔL為下沉時摩擦板相對下箱體的位移；

f_s為土體與摩擦板之間的摩阻力；

A₃為摩擦板外側面的面積；

E₂為防水膠條的彈性模量；

h₁為防水膠條的厚度；

l₁為摩擦板的高度；

l₂為摩擦板的寬度；

d₁為摩擦板上下側與下箱體上下側之間的預留間隙；

d₂為摩擦板橫向兩側與下箱體橫向兩側之間的預留間隙；

將土壓力傳感器和本裝置聯合使用，測得側壁土壓力為σ，則沉井基礎與本裝置所在土層摩擦系數可以按照下式計算：