[發明專利]一種消除摩擦力和負孔壓的精確測量土層中浮力實驗裝置

在審

• 申請號: 202111566507.X
• 申請日: 2021-12-20
• 公開（公告）號: CN114703821A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 張艷梅;孫偉鑫;鄒育麟;韓馥檉;仉文崗;高學成
• 申請（專利權）人: 重慶大學;四川沿江攀寧高速公路有限公司;重慶大學產業技術研究院
• 主分類號: E02D1/02
• 分類號: E02D1/02
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發明公開了一種消除摩擦力和負孔壓的精確測量土層中浮力實驗裝置，包括圓臺主體、底板、透氣管道和加水隔板。圓臺主體為內部中空且上端敞口的倒置圓臺，其下端具有底板。底板具有若干通孔，底板下表面貼有聚偏氟乙烯薄膜。加水隔板固定在圓臺主體內。透氣管道的下端與加水隔板的中央通孔對接。實驗時，在圓臺主體外壁涂滿潤滑硅脂，在聚偏氟乙烯薄膜下表面中心處安裝土壓力盒和孔隙水壓力計。再將圓臺主體放入土體，底板位于待測土層上，往加水隔板以上的腔體加水。之后將圓臺主體內的水逐漸排出。當土壓力盒與孔隙水壓力計的示數相等時，停止排水，計算剩余水重力，剩余水重力與試驗裝置重力之和為該土層的浮力。

技術領域

本發明涉及一種消除摩擦力和負孔壓的精確測量土層中浮力實驗裝置。

背景技術

傳統浮力是根據阿基米德原理計算的，阿基米德原理認為浮力與地下結構排開的地下水體積有關。事實上，土體是一種三相介質，孔隙中的空氣對滲流的影響很大。根據有效應力原理，將浮力確定為孔隙水壓力和地基面積的乘積。實驗測量的浮力通常小于阿基米德的計算，特別是對粘土中的地基。

針對這種情況，設計出合理的計浮力模型至關重要。但是現有的計浮力模型無法較好解決模型在土層中受到的摩擦力以及負孔壓力問題，從而為浮力精確測量時帶來了較大誤差。

發明內容

本發明的目的是提供一種消除摩擦力和負孔壓的精確測量土層中浮力實驗裝置，以解決現有技術中存在的問題。

為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，一種消除摩擦力和負孔壓的精確測量土層中浮力實驗裝置，包括圓臺主體、底板、透氣管道和加水隔板。

所述圓臺主體為內部中空且上端敞口的倒置圓臺結構，圓臺主體的下端具有底板。

所述底板開設有若干通孔，底板的下表面貼有聚偏氟乙烯薄膜。

所述加水隔板位于圓臺主體內并固定在圓臺主體的內壁上。

所述加水隔板與底板存在間隙，加水隔板具有中央通孔，透氣管道的下端與加水隔板的中央通孔對接。

實驗時，先在所述圓臺主體的外壁均勻涂滿潤滑硅脂，在聚偏氟乙烯薄膜的下表面中心處安裝土壓力盒和孔隙水壓力計；再將所述圓臺主體放入土體中，底板位于待測土層上，孔隙水壓力計和土壓力盒分設在待測土層內；往所述圓臺主體位于加水隔板以上的腔體內加入設定量的水，之后將所述圓臺主體內的水逐漸排出；當所述土壓力盒與孔隙水壓力計的示數相等時，停止排水，確定圓臺主體內的水位，計算剩余水重力，剩余水重力與試驗裝置重力之和為該土層的浮力。

進一步，所述圓臺主體、底板和加水隔板均由鋁板制成，底板和加水隔板均呈圓形。

進一步，所述圓臺主體的傾斜角度為45°。

本發明的技術效果是毋庸置疑的，本發明設計了一種能夠消除側壁摩阻力及基底負孔壓力并且可以準確判斷內箱起浮瞬間的浮力精確測量裝置，在模型底部同時埋設土壓力盒和孔隙水壓力計，通過加減水箱內水量，使土壓力盒測量值等于孔隙水壓力計時，箱體剛好浮起，此時箱體與箱內水重力之和便是箱體底部所接觸的土層浮力大小。本發明可以最大限度消除摩擦力與負孔壓力。通過將箱體做成倒圓臺狀并在外側涂抹潤滑硅脂來消除摩擦力；通過在箱體底部設計透氣不透水隔層并與外界大氣壓相通從而消除負孔壓力。

附圖說明

圖1為本發明裝置的三維圖；

圖2為本發明裝置的剖視圖；

圖3為本發明裝置的正視圖。

圖中：圓臺主體1、底板2、透氣管道3和加水隔板4。

具體實施方式