土体三类侧向压力值的测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种土体三类侧向压力值的测试装置及测试方法，其中的装置包括钢板模框、底板、钢板转轴、旋转钢板和拉杆，底板插接在钢板模框的底部与钢板模框围成腔体，在钢板模框的顶部突出有连接部，钢板转轴贯穿连接部；旋转钢板位于钢板模框内，并与钢板转轴焊接，旋转钢板将底板与钢板模框围成的腔体分隔成土体腔室和气囊腔室，在气囊腔室内设置有乳胶气囊，乳胶气囊通过充排气管与气泵相连接；在充排气管上连接有气囊测压表；在钢板转轴的两端固定有转动指针，在钢板模框上印有刻度线；拉杆与旋转钢板焊接，且拉杆的两端分别伸出钢板模框的侧壁。本发明专利技术可应用于无法成型的砂土、碎石土、强风化泥页岩体的测试，且测试过程快速、测试成本经济。

【技术实现步骤摘要】
土体三类侧向压力值的测试装置及测试方法
本专利技术涉及一种土体侧向压力测试装置和方法，具体来说是一种使竖向压力作用下的土体发生不同类型的侧向变形，采用气囊压力平衡不同类型侧向变形下的土体侧向压力，从而测试出土体三类侧向压力(静止、主动、被动)值的装置和方法。
技术介绍
土体边坡的支挡设计实质是设计出安全、经济的支挡结构(如重力式墙、桩板墙、锚钉等)来平衡土体的侧向压力，以保持边坡的安全稳定，因此土体侧向压力值的准确测试对于边坡的支挡设计至关重要。在三类侧向压力中，由于一般的边坡都允许坡体发生一定量的向外变形，支挡结构设计时土体侧向压力按主动侧向压力值计算；当坡顶有非常重要的建筑物时，不允许坡体向外变形，此时土体侧向压力按静止侧向压力值计算；当边坡受外力作用向坡体内变形时，土体侧向压力按被动侧向压力值计算。目前，在土体边坡设计时，土体侧向压力值主要是按照规范公式计算得出，规范公式是根据土体的抗剪强度参数，即粘聚力c和内摩擦角φ，并假定边坡的破裂面为直线，从而理论推导得出，由于粘聚力c值和内摩擦角φ往往不准确，加上破裂面人为假设成直线，因此按规范公式计算出的侧向压力值与支挡结构施工完成后的监测值相差较大，无法保证支挡结构设计的安全与经济。公开号为CN105784495A、名称为《一种测量岩土材料侧压力系数及泊松比的装置》的专利技术专利，只能用于测试土体静止时(即土体不发生任何侧向变形时)的侧向压力，且该专利中岩土材料是制好的标准圆柱状土体，且要求圆柱状土体的直径比钢环直径小10毫米，否则无法放入钢环，对于许多土体，如砂土、碎石土、强风化泥页岩体，根本无法制作成圆柱状试样，更无法放入钢环，因此，该专利只能对强度较大的粘性土有效。公开号为CN103076436B、名称为《测量土体侧向压力用装置以及固结仪》的专利技术专利，同样是只能用于测试土体静止时的侧向压力，其通过空腔环刀内壁孔洞处的薄膜压力来感应侧向压力，由于孔洞面积很小，加上薄膜与环刀(通常为不锈钢)刚度差别很大，必然会发生应力转移，因此测试出的侧向压力准确性不够可靠。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种土体三类侧向压力值的测试装置及测试方法，以解决上述
技术介绍
所指出的问题。本专利技术提供的土体三类侧向压力值的测试装置，包括：钢板模框、旋转钢板、底板、钢板转轴、转动指针、拉杆、乳胶气囊、充排气管和气囊测压表；其中，底板插接在钢板模框的底部，底板与钢板模框围成一个腔体；在钢板模框的两个长壁的顶部分别突出有连接部，在连接部上开设有圆孔，钢板转轴穿过圆孔，使钢板转轴的两端露在连接部外；旋转钢板位于钢板模框内，并与钢板转轴焊接，随钢板转轴同步转动，旋转钢板将钢板模框的内部空间分隔成土体腔室和气囊腔室，在土体腔室的顶部盖有承载板，在气囊腔室的顶部盖有乳胶气囊盖板；乳胶气囊置于气囊腔室内，且乳胶气囊与充排气管的一端相连通，充排气管的另一端从乳胶气囊盖板穿出与气泵相连接；气囊测压表连接在充排气管上；转动指针固定在钢板转轴的两端，与钢板转轴同步转动，在钢板模框上对应于转动指针的转动轨迹的位置印有刻度线；拉杆与旋转钢板焊接，且拉杆的两端分别伸出钢板模框的两个长壁，拉杆的两端分别通过螺丝与钢板模框的两个长壁固定。本专利技术提供的土体三类侧向压力值的测试方法，用于分别测试土体的静止侧向压力值、被动侧向压力值和主动侧向压力值；其中，测试土体的静止侧向压力值的过程，包括：步骤S11：通过两颗螺丝将拉杆固定在钢板模框的测壁上，使旋转钢板无法转动；步骤S12：将待测试土体分层压实填入土体腔室内，使待测试土体的表面与土体腔室的上边沿齐平，将承载板放置于待测试土体的表面，并向承载板施加一个固定的竖向压力，同时记录转动指针转动后指向的刻度线上的读数D1；步骤S13：通过气泵对乳胶气囊进行充气加压，直到拧松两颗螺丝后，转动指针所指向的刻度线上的读数仍为D1为止，停止充气加压，此时，气囊测压表的读数为待测试土体在竖向压力作用下的静止侧向压力；测试土体的主动侧向压力值的过程，包括：在测试出静止侧向压力后，对乳胶气囊进行逐级排气降压，直到乳胶气囊的压力降至第N级，气囊测压表的读数不稳定时，停止排气降压，则第N-1级压力为待测试土体在竖向压力作用下的主动侧向压力；测试土体的被动侧向压力值的过程，包括：在测试出静止侧向压力后，对乳胶气囊进行逐级充气加压，直到乳胶气囊的压力加至第M级，气囊测压表的读数不稳定时，停止充气增压，则第M-1级压力为待测试土体在所述竖向压力作用下的被动侧向压力。利用上述本专利技术提供的土体三类侧向压力值的测试装置及测试方法，可测试出土体三类侧向压力(静止、主动、被动)值，不仅可以为土体边坡的支挡设计提供准确的、合乎工程实际需要的土体侧向压力值的计算依据，也可以根据静止侧向压力值与竖向压力值的对比进一步计算出土体的泊松比ν，还可以根据主动侧向压力值和被动竖向压力值进一步计算出土体的粘聚力c和内摩擦角φ，相比较于土体c、φ的其它室内测试方法，如常用的直接剪切法和三轴压缩实验法，本专利技术可应用于无法成型的砂土、碎石土、强风化泥页岩体的测试，且测试过程快速、测试成本经济。附图说明通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本专利技术的更全面理解，本专利技术的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：图1为根据本专利技术实施例的土体三类侧向压力值的测试装置的俯视图；图2为根据本专利技术实施例的土体三类侧向压力值的测试装置的右视图；图3为图1沿A-A线的剖视图。其中的附图标记包括：钢板模框1、连接部1-1、开口1-2、旋转钢板2、钢板转轴3、转动指针4、拉杆5、乳胶气囊6、充排气管7、气囊测压表8、底板9、土体腔室10、气囊腔室11、承载板12、乳胶气囊盖板13、刻度线14。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术的具体实施例进行详细描述。图1-图3分别示出了根据本专利技术实施例的土体三类侧向压力值的测试装置的俯视结构、右视结构和沿A-A线的剖视结构。如图1-图3共同所示，本专利技术提供的土体三类侧向压力值的测试装置，包括：钢板模框1、旋转钢板2、钢板转轴3、转动指针4、拉杆5、乳胶气囊6、充排气管7、气囊测压表8和底板9；其中，钢板模框1为无顶无底的长方体，底板9插接在钢板模框1的底部，使底板9与钢板模框1围成一个腔体，用于装载待测试的土体，采用插接方式实现钢板模框1封底的好处是，底板9可以拆除，当测试完成后，便于取出腔体内的土体，在钢板模框1的两个长壁的顶部分别突出有连接部1-1，在连接部1-1上开设有圆孔，钢板转轴3穿过圆孔，使钢板转轴3的两端露在连接部1-1外；转动指针4固定在钢板转轴3的两端，与钢板转轴3同步转动；旋转钢板2位于钢板模框1内，并与钢板转轴3焊接，当旋转钢板2带动钢板转轴3转动时，转动指针4随着钢板转轴3同步转动，在钢板模框1上对应于转动指针4的转动轨迹的位置印有刻度线14；旋转钢板2将钢板模框1的内部空间分割为土体腔室10和气囊腔室11，在土体腔室10的顶部盖有承载板12，当土体腔室10内填充土体后，向承载板12施加一个竖直向下的压力，在气囊腔室11的顶部盖有乳胶气囊盖板13，在乳胶气囊盖板13上开设有一个通孔；乳胶气囊6置于气囊腔室11内，且乳胶气囊6与充排气管7的一端相连通，充排气管7的另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土体三类侧向压力值的测试装置，其特征在于，包括：钢板模框、旋转钢板、底板、钢板转轴、转动指针、拉杆、乳胶气囊、充排气管和气囊测压表；其中，所述底板插接在所述钢板模框的底部，所述底板与所述钢板模框围成一个腔体；在所述钢板模框的两个长壁的顶部分别突出有连接部，在所述连接部上开设有圆孔，所述钢板转轴穿过所述圆孔，使所述钢板转轴的两端露在所述连接部外；所述旋转钢板位于所述钢板模框内，并与所述钢板转轴焊接，随所述钢板转轴同步转动，所述旋转钢板将所述底板与所述钢板模框围成的腔体分隔成土体腔室和气囊腔室，在所述土体腔室的顶部盖有承载板，在所述气囊腔室的顶部盖有乳胶气囊盖板；所述乳胶气囊置于所述气囊腔室内，且所述乳胶气囊与所述充排气管的一端相连通，所述充排气管的另一端从所述乳胶气囊盖板穿出与气泵相连接；所述气囊测压表连接在所述充排气管上；所述转动指针固定在所述钢板转轴的两端，与所述钢板转轴同步转动，在所述钢板模框上对应于所述转动指针的转动轨迹的位置印有刻度线；所述拉杆与所述旋转钢板焊接，且所述拉杆的两端分别伸出所述钢板模框的两个长壁，所述拉杆的两端分别通过螺丝与所述钢板模框的两个长壁固定。

【技术特征摘要】
1.一种土体三类侧向压力值的测试装置，其特征在于，包括：钢板模框、旋转钢板、底板、钢板转轴、转动指针、拉杆、乳胶气囊、充排气管和气囊测压表；其中，所述底板插接在所述钢板模框的底部，所述底板与所述钢板模框围成一个腔体；在所述钢板模框的两个长壁的顶部分别突出有连接部，在所述连接部上开设有圆孔，所述钢板转轴穿过所述圆孔，使所述钢板转轴的两端露在所述连接部外；所述旋转钢板位于所述钢板模框内，并与所述钢板转轴焊接，随所述钢板转轴同步转动，所述旋转钢板将所述底板与所述钢板模框围成的腔体分隔成土体腔室和气囊腔室，在所述土体腔室的顶部盖有承载板，在所述气囊腔室的顶部盖有乳胶气囊盖板；所述乳胶气囊置于所述气囊腔室内，且所述乳胶气囊与所述充排气管的一端相连通，所述充排气管的另一端从所述乳胶气囊盖板穿出与气泵相连接；所述气囊测压表连接在所述充排气管上；所述转动指针固定在所述钢板转轴的两端，与所述钢板转轴同步转动，在所述钢板模框上对应于所述转动指针的转动轨迹的位置印有刻度线；所述拉杆与所述旋转钢板焊接，且所述拉杆的两端分别伸出所述钢板模框的两个长壁，所述拉杆的两端分别通过螺丝与所述钢板模框的两个长壁固定。2.如权利要求1所述的土体三类侧向压力值的测试装置，其特征在于，所述拉杆焊接在所述旋转钢板的1/3高度处。3.如权利要求1所述的土体三类侧向压力值的测试装置，其特征在于，在所述钢板模框的侧壁上开设有供所述拉杆转动的开口。4.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：许年春，吴同情，徐文腾，朱浪涛，晏致涛，赵宝云，黄伟，吴越，王思长，李东升，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50