测量土体能量吸收装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种测量土体能量吸收装置及方法，所述测量土体能量吸收装置，包括基座、支架、电磁铁、带刻度固定板、发射钢球、土体密封盒、接收钢球、高速摄像机、像差测速传感器和带刻度背景板；其方法包括以下步骤：将发射钢球固定，测量距离，发射钢球自由摆动，测定接收钢球的速度与土体密封盒分离时的速度，收集土体密封盒与连接杆连接处摆动的信息，测出其摆动的最高处的值h2，计算土体密封盒中装有土体时的输入能量，再取出土体密封盒中的土体，重复上述操作，计算土体密封盒内不装有土体时的输入能量，并将两者相减即为土体能量吸收值。本发明专利技术提出的装置，结构简单、生产成本低，且检测方法操作简便、单位易理解、准确率高。

Energy absorption device and method for measuring soil mass

The present invention discloses a soil energy absorption device and a method for measuring soil energy absorption device, including a base seat, a bracket, an electromagnet, a fixed plate with a scale, a steel ball, a soil seal box, a receiving steel ball, a high-speed camera, a aberration speed sensor, and a scale background plate. Sudden: the steel ball is fixed, the distance is measured, the steel ball is freely swinging, the speed of the speed of the receiving steel ball and the sealing box of the soil body is measured. The information of the swing of the sealing box and the connecting rod is collected to measure the value of the maximum value H2 of its swing, and the input energy of the soil is calculated, and then the input energy is calculated. The soil in the sealing box of soil is repeated, and the input energy is calculated when the soil is not contained in the seal box, and the reduction of the two is the energy absorption value of the soil. The device provided by the invention has simple structure, low production cost, simple detection method, easy comprehension and high accuracy.

【技术实现步骤摘要】
测量土体能量吸收装置及方法
本专利技术涉及岩土工程土体能量吸收特征
，尤其涉及测量土体能量吸收装置及方法。
技术介绍
地基是指建筑物下面支承基础的土体或岩体。作为建筑地基的土层分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土。地基有天然地基和人工地基两类。天然地基是不需要人加固的天然土层，而人工地基需要人加固处理，常见有石屑垫层、砂垫层、混合灰土回填再夯实等。其不属于建筑物的组成部分，但它对保证建筑物的坚固耐久性具有非常重要的作用。因此地基的承载力的检测十分重要，而目前地基的承载力的检测方法主要是通过做地基土载荷实验来检测地基承载力，操作过程复杂，检测速度慢。基于此，本专利技术从土体的能量吸收特征角度出发，设计了土体的能量吸收装置以及检测方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的测量土体能量吸收装置及方法。测量土体能量吸收装置，包括基座和与基座垂直安装的支架，所述的支架包括发射球架、接收球架、土体密封盒架、电磁铁固定架，所述的发射球架、接收球架与土体密封盒架不接触，所述的电磁铁固定架固定在土体密封盒架上，所述电磁铁固定架上悬挂有电磁铁，所述电磁铁底部设置有带刻度固定板，所述发射球架上通过摆线悬挂有发射钢球，所述土体密封盒架上悬挂有土体密封盒，所述接收球架上通过摆线悬挂有接收钢球，所述的高速摄像机设置在土体密封盒的正前方，所述的接收钢球的正前方设置有像差测速传感器，所述的支架后面安装有带刻度背景板。优选的，所述摆线为15～25cm可伸缩的钢杆。优选的，所述发射钢球的数量为7个，直径为2cm～5cm，且依次相差0.5cm的钢球。优选的，所述土体密封盒的材料为PC耐力板，形状为圆柱体、长方体和球体中的任意一种，且圆柱体的土体密封盒的圆截面半径2cm、3cm、4cm，长度分别为2cm、3cm、4cm，长方体的土体密封盒的边长分别为4cm、5cm、6cm，长度分别为2cm、3cm、4cm，球体的土体密封盒的球半径分别为3cm、4cm、5cm。本专利技术还提出了测量土体能量吸收装置的检测方法，包括以下步骤：步骤一、将发射球悬挂在发射球架，打开电磁铁开关电磁铁将发射球吸附在电磁铁上，测量此时发射球距离发射球架高度为h，测量摆线中点与发射球架的距离h1，关闭电磁铁让发射钢球自由摆动，锤击装有土体的土体密封盒，能量传递至接收钢球引起接收钢球摆动，用像差测速传感器测定接收钢球的速度与土体密封盒分离时的速度v，用高速摄像机收集土体密封盒与连接杆连接处摆动的信息，对比带刻度背景板测出其摆动的最高处的值h2；步骤二、取出土体密封盒中的土体，重复步骤一操作，步骤三、计算出土体密封盒内装有土体时的发射钢球和摆线提供的输入能量U1；和计算出计算土体密封盒内不装有土体时的发射钢球和摆线提供的输入能量U1＇，并用U1减去U1＇即为土体能量吸收值。优选的,当土体密封盒中装有土体时,发射钢球和摆线提供的输入能量U1的算法为：发射钢球和摆线提供的输入能量为U1＝W发射钢球+W摆线其中，W发射钢球＝m1g(0.2+r-h)，m1为发射钢球的质量，r为发射钢球的半径，h为发射钢球的重心与上端支架的距离，g为重力加速度；W摆线＝mLg(0.1-h1)，mL为摆线的质量，h1摆线中心与上端支架的距离，g为重力加速度；传递过程中消耗的能量U2＝W土体+W土体密封盒+W1其中，W土体为土体吸收的能量，W土体密封盒为土体密封盒吸收的能量，W1为装有土体的土体密封盒最大重力势能；W1＝m土体+土体密封盒gh2其中，m土体+土体密封盒为装有土体的土体密封盒的总质量，h2为土体密封盒摆动的最高值，g为重力加速度；剩余能量接收钢球与土体密封盒分离时的动能其中，m2为接收钢球的质量，v为接收钢球分离时的速度；且U1＝U2+U3当土体密封盒内不装有土体时，发射钢球和摆线提供的输入能量U1＇的算法为：U2＇＝W土体密封盒+W1＇，U′1＝U′2+U′3；其中，W1＇＝m土体密封盒gh′2，U1＇为发射钢球和摆线提供的输入能量，h′2为密封盒摆动的最高值，U2为传递过程中消耗的能量，m2为接收钢球的质量，v＇为接收钢球分离时的速度g为重力加速度；两次对比实验之间唯一差别因素是土体密封盒是否装有土体，则U1减U1＇就是土体吸收的能量，即与现有技术相比，本专利技术提出的测量土体能量吸收装置及方法具有如下有益效果：1、本专利技术提出的测量土体能量吸收装置相比于传统的地基土载荷实验所需要的装置所需要的装置材料更常见，价格更廉价，更易获得；2、本专利技术提出的测量土体能量吸收装置与传统的地基检测装置相比较，结构简单，容易制造，生产成本低；3、本专利技术提出的测量土体能量吸收装置操作简便，易于计算，外在影响因素小，计算的结果更准确，且通过土体能量吸收可以准确反应地基的质量；4、利用本专利技术提出的测量土体能量吸收装置所计算的能量吸收系数的单位为J/m3，相比于《动力机器基础设计规范》中s/m存在显著的区别，且本专利技术中的J/m3更易于被人们理解和接受。附图说明图1为本专利技术提出的测量土体能量吸收装置的结构正视图；图2为本专利技术提出的测量土体能量吸收装置中支架(2)的结构俯视图。具体实施方式实施例，参照图1-2，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步解说。本专利技术提出的测量土体能量吸收装置，所述的支架(2)包括发射球架(21)、接收球架(22)、土体密封盒架(23)、电磁铁固定架(24)，所述的发射球架(21)、接收球架(22)与土体密封盒架(23)不接触，所述的电磁铁固定架(24)固定在土体密封盒架(23)上，所述电磁铁固定架(24)上悬挂有电磁铁(3)，所述电磁铁(3)底部设置有带刻度固定板(4)，所述发射球架(21)上通过摆线悬挂有发射钢球(5)，所述土体密封盒架(23)上悬挂有土体密封盒(6)，所述接收球架(22)上通过摆线悬挂有接收钢球(7)，所述的高速摄像机(8)设置在土体密封盒(6)的正前方，所述的接收钢球(7)的正前方设置有像差测速传感器(9)，所述的支架(2)后面安装有带刻度背景板(10)；所述摆线为长度是15～25cm可伸缩钢杆，所述发射钢球5为一组直径2cm～5cm，且半径依次相差0.5cm的钢球，所述土体密封盒6的材料为PC耐力板，形状为圆柱体、长方体和球体中的任意一种，且圆柱体的土体密封盒6的圆截面半径2cm、3cm、4cm，长度分别为2cm、3cm、4cm，长方体的土体密封盒6的边长分别为4cm、5cm、6cm，长度分别为2cm、3cm、4cm，球体的土体密封盒6的球半径分别为3cm、4cm、5cm；测量土体能量吸收装置的检测方法，包括以下步骤：步骤一、将发射球悬挂在发射球架，打开电磁铁开关电磁铁将发射球吸附在电磁铁上，测量此时发射球距离发射球架高度为h，测量摆线中点与发射球架的距离h1，关闭电磁铁让发射钢球自由摆动，锤击装有土体的土体密封盒，能量传递至接收钢球引起接收钢球摆动，用像差测速传感器测定接收钢球的速度与土体密封盒分离时的速度v，用高速摄像机收集土体密封盒与连接杆连接处摆动的信息，对比带刻度背景板测出其摆动的最高处的值h2；步骤二、取出土体密封盒中的土体，重复步骤一操作，步骤三、计算出土体密封盒内装有土体时的发射钢球和摆线提供的输入能量U1；和计本文档来自技高网...

【技术保护点】
测量土体能量吸收装置，其特征在于，包括基座(1)和与基座垂直安装的支架(2)，所述的支架(2)包括发射球架(21)、接收球架(22)、土体密封盒架(23)、电磁铁固定架(24)，所述的发射球架(21)、接收球架(22)与土体密封盒架(23)不接触，所述的电磁铁固定架(24)固定在土体密封盒架(23)上，所述电磁铁固定架(24)上悬挂有电磁铁(3)，所述电磁铁(3)底部设置有带刻度固定板(4)，所述发射球架(21)上通过摆线悬挂有发射钢球(5)，所述土体密封盒架(23)上悬挂有土体密封盒(6)，所述接收球架(22)上通过摆线悬挂有接收钢球(7)，所述的高速摄像机(8)设置在土体密封盒(6)的正前方，所述的接收钢球(7)的正前方设置有像差测速传感器(9)，所述的支架(2)后面安装有带刻度背景板(10)。

【技术特征摘要】
1.测量土体能量吸收装置，其特征在于，包括基座(1)和与基座垂直安装的支架(2)，所述的支架(2)包括发射球架(21)、接收球架(22)、土体密封盒架(23)、电磁铁固定架(24)，所述的发射球架(21)、接收球架(22)与土体密封盒架(23)不接触，所述的电磁铁固定架(24)固定在土体密封盒架(23)上，所述电磁铁固定架(24)上悬挂有电磁铁(3)，所述电磁铁(3)底部设置有带刻度固定板(4)，所述发射球架(21)上通过摆线悬挂有发射钢球(5)，所述土体密封盒架(23)上悬挂有土体密封盒(6)，所述接收球架(22)上通过摆线悬挂有接收钢球(7)，所述的高速摄像机(8)设置在土体密封盒(6)的正前方，所述的接收钢球(7)的正前方设置有像差测速传感器(9)，所述的支架(2)后面安装有带刻度背景板(10)。2.根据权利要求1所述的测量土体能量吸收装置，其特征在于，所述摆线为15～25cm可伸缩的钢杆。3.根据权利要求1所述的测量土体能量吸收装置，其特征在于，所述发射钢球(5)的数量为7个，直径为2cm～5cm，且依次相差0.5cm的钢球。4.根据权利要求1所述的测量土体能量吸收装置，其特征在于，所述土体密封盒(6)的材料为PC耐力板，形状为圆柱体、长方体和球体中的任意一种，且圆柱体的土体密封盒(6)的圆截面半径2cm、3cm、4cm，长度分别为2cm、3cm、4cm，长方体的土体密封盒(6)的边长分别为4cm、5cm、6cm，长度分别为2cm、3cm、4cm，球体的土体密封盒(6)的球半径分别为3cm、4cm、5cm。5.权利要求1所述的测量土体能量吸收装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将发射球(5)悬挂在发射球架(21)，打开电磁铁开关电磁铁(3)将发射球(5)吸附在电磁铁上，测量此时发射球距离发射球架(21)高度为h，测量摆线中点与发射球架(21)的距离h1，关闭电磁铁(3)让发射钢球(5)自由摆动，锤击装有土体的土体密封盒(6)，能量传递至接收钢球(7)引起接收钢球(7)摆动，用像差测速传...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹海莹，杨兴哲，铁瑞，刘琳，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13