一种原位静止侧向土压力的测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种原位静止侧向土压力的测试装置及测试方法，测试装置包括：测试桩，上下推动杆、锥形楔块、传感器推送杆、土压力盒、步进螺杆及转把，测试桩内设有可确定测试位置的空心立柱，上下推动杆设置在空心立柱内，锥形楔块设置在两上下推动杆之间，传感器推送杆的一端连接土压力盒，另一端穿过空心立柱，土压力盒设置在测试桩的侧面，转把连接上下推动杆及步进螺杆。转把转动，使步进螺杆同步上下移动，同时带动上下推动杆上下移动，使设置在上下推动杆上的锥形楔块挤压传感器推送杆，传感器推送杆往外移动将土压力盒推进黏性土中，从而满足测试土体静止侧压力的需求。从而满足测试土体静止侧压力的需求。从而满足测试土体静止侧压力的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种原位静止侧向土压力的测试装置及测试方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程测试的
，特别是指一种原位静止侧向土压力的测试装置及测试方法。

技术介绍

[0002]现行的规范对基坑和挡土墙的土压力计算理论还是基于朗金及库伦主被动土压力计算理论，主被动土压力系数与土抗剪强度指标中的内摩擦角有关。土压应力大小除与计算点的深度有关外，还与土的抗剪强度指标有关。目前勘察单位主要是钻孔取样，通过实验室的土工实验设备获取土的抗剪强度指标。虽然抗剪强度指标可以根据工程实际情况，采用相应的实验手段获取相应的指标值，但由于存在诸多的影响因素，无论采用何种先进的室内实验设备，根据土样在实验室中所取得的实验值还是不能真实地反映实际情况。对基坑支护中围护桩的桩侧土压应力最好的方法是沿桩侧设置尽可能多的土压应力测点，以获取尽可能多的桩侧静止土压应力，这种原位测试值最符合围护构件的实际受荷情况。如果能在每个工程勘察过程中都进行原位静止侧压力试验，并在报告中把测试结果提供给设计单位，则除了能提供给设计者设计参考外，还有助于通过对大量实测数据分析后修正抗剪强度指标，进一步完善土压力计算理论。
[0003]静止侧向土压力一般很少通过现场埋设应力传感器原位实测直接获得，但可通过旁压试验可直接测试得到原位水平应力σ
h
，其原理是当旁压器弹性膜开始膨胀，孔壁刚刚开始产生径向应变时膜套外所承受的压力即为土的原位水平应力σ
h
，由于旁压试验对操作工艺要求较高，测得的静止侧压力散性较大，所以应用较少。工程上为了方便计算各点的侧向土压力，通常侧向静止土压力并非用某一点的压力形式来表达，而是采用各土层的侧向土压力系数来表达，即将所测侧向应力除以该点的竖向应力σ
v
，两者的比值即为静止侧压力系数k0。静止土压力系数k0的物理意义是在不允许有侧向变形的情况下，土样受到轴向压力增量Δσ1将会引起侧向压力的相应增量Δσ3，其比值称为土的侧压力系数ξ或静止土压力系数k0。
[0004][0005]土的静止侧压力系数k0的测试方法分为室内试验及原位测试两种，但常用的扁铲测胀仪原位测试方法。因测头采用静力贯入土中，对周围土体产生挤压，故不能由扁铲试验直接测定原位初始侧向应力，无法测出或直接计算出静止侧压力系数，需要通过做图等处理才能获得静止侧压力系数，通过经验建立静止侧压系数k0与水平应力指数k
D
的经验公式供设计者采用，但准确度不高。
[0006]静止侧压力系数能够反映出地基中水平向应力的变化，并由此直接推算出作用在挡土构件上的压力分布及工程安全系数。静止土压力系数k0作为岩土工程设计的一个基本参数，被广泛地应用于基坑、挡土墙、堤坝、矿山、土体变形、隧道等实际工程设计之中，其能
否准确确定对工程设计、工程造价、安全可靠性程度均有直接影响，近年来已越来越受到土木工程和岩土工程界的高度重视。因为国家及地方规范或规程均无提供静止土压力系数的规定，因而大部分勘察设计院仅仅提供相关土层土样的实验室抗剪强度试验指标。一个土层往往仅提供一个值，没有体现土层深度的影响因素，很不严谨。
[0007]室内试验方法主要有经验公式法、压缩仪法及三轴压缩仪法。侧压力仪法是试样在施加垂直压力后不允许发生侧向变形，即垂直向应变和体积应变相等，在此条件下试样侧面所承受的压力与竖向应力之比即为静止侧压力系数，此方法的侧壁为橡皮膜水囊。三轴压缩仪法是在橡皮膜包裹的试样侧面安装侧向变形指示器，用来反映在施加轴向压力时是否会发生侧向变形，若有侧向变形的趋势，立即增大侧向压力或减小轴向压力，保持试样在轴向加压过程中不发生侧向变形。
[0008]经验公式法由有效内摩擦角计算k0值，采用Jaky给出的公式：
[0009][0010][0011]式中：为土的有效内摩擦角。
[0012]综上所述，扁铲侧胀试验无法直接测定静止侧压力系数k0，计算k0系数的经验公式及相关参数过多，难以合理选用。建设场地的土层构造和土的物理力学性能千差万别，因而计算公式及k0确定方法不具有通用性。现有的勘察设计标准并未要求提供静止侧压力系数的规定，勘察成果基本上只提供相关土层的抗剪强度指标，没体现土层深度对抗剪强度的影响，为提高基坑设计的可靠度有必要提供原位静止侧压力系数的试验值，本专利技术因此产生。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可在工程勘察过程中在钻孔取样后实施原位测试的原位侧向土压力的测试装置。
[0014]为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：
[0015]一种原位静止侧向土压力的测试装置，其包括：至少一测试桩，至少两上下推动杆、至少一锥形楔块、至少一传感器推送杆、至少一土压力盒、至少一步进螺杆及一转把；
[0016]所述测试桩设置有中空立柱，测试桩的侧面设有至少一用以容置土压力盒的容槽，空心立柱用以确定测定位置，空心立柱的设有连通容槽的通孔，中空立柱的两端凸伸至测试桩外；
[0017]所述上下推动杆设置在空心立柱内，位于最顶端的上下推动杆凸伸出中空立柱的顶端；
[0018]所述锥形楔块设置在两上下推动杆之间，且锥形楔块的安装位置靠近中空立柱的通孔；
[0019]所述传感器推送杆的一端连接土压力盒，另一端穿过空心立柱的通孔朝向空心立柱的中心；
[0020]所述土压力盒放置在测试桩的容槽中，且土压力盒的正面朝向测试桩的外侧，土压力盒的背面与所述传感器推送杆连接在一起；
[0021]所述步进螺杆设置在中空立柱的顶部；
[0022]所述转把连接最顶端的上下推动杆及最顶端的步进螺杆。
[0023]进一步，所述测试桩设置有多节，最底层的测试桩底端安装锥形钻头。
[0024]进一步，所述测试桩的不同高度上安装多个容槽。
[0025]进一步，所述测试桩于中空立柱的外周纵向间隔设置多组隔板，每一组隔板包括两根肋板，两根肋板之间的距离与土压力盒的宽度相对应，在需要安装土压力盒的位置处安装有间隔设置的两圈板，两圈板与两肋板之间形成所述容槽。
[0026]进一步，所述测试桩设置有多节，上一节测试桩内的空心立柱底端外周设置有螺柱，下一节测试桩内的空心立柱顶端设置有对应螺柱的连接头，上一节的上下推动杆底端与下一节的上下推动杆顶端连接在一起，使上下推动杆同步动作。
[0027]本专利技术的另一目的在于克服现有技术的不足，提供一种可在工程勘察过程中在钻孔取样后实施原位测试的原位侧向土压力的测试方法。
[0028]一种使用所述的原位静止侧向土压力测试装置测试侧向土压力的测试方法，其包括以下步骤：
[0029]步骤A：编制勘察方案，确定需要测试土层静止侧压应力的钻孔；
[0030]步骤B：在需要测试土层静止侧压应力的钻孔位，先进行正常的钻孔取样；
[0031]步骤C：根据土层情况和钻孔深度，选定测试装置的测试桩分节长度，做好测试桩1内各元件及土压力盒的调试工作；
[0032本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位静止侧向土压力的测试装置，其特征在于，包括：至少一测试桩，至少两上下推动杆、至少一锥形楔块、至少一传感器推送杆、至少一土压力盒、至少一步进螺杆及一转把；所述测试桩设置有中空立柱，测试桩的侧面设有至少一用以容置土压力盒的容槽，空心立柱用以确定测定位置，空心立柱的设有连通容槽的通孔，中空立柱的两端凸伸至测试桩外；所述上下推动杆设置在空心立柱内，位于最顶端的上下推动杆凸伸出中空立柱的顶端；所述锥形楔块设置在两上下推动杆之间，且锥形楔块的安装位置靠近中空立柱的通孔；所述传感器推送杆的一端连接土压力盒，另一端穿过空心立柱的通孔朝向空心立柱的中心；所述土压力盒放置在测试桩的容槽中，且土压力盒的正面朝向测试桩的外侧，土压力盒的背面与所述传感器推送杆连接在一起；所述步进螺杆设置在中空立柱的顶部；所述转把连接最顶端的上下推动杆及最顶端的步进螺杆。2.如权利要求1所述的一种原位静止侧向土压力的测试装置，其特征在于：所述测试桩设置有多节，最底层的测试桩底端安装锥形钻头。3.如权利要求1所述的一种原位静止侧向土压力的测试装置，其特征在于：所述测试桩的不同高度上安装多个容槽。4.如权利要求1所述的一种原位静止侧向土压力的测试装置，其特征在于：所述测试桩于中空立柱的外周纵向间隔设置多组隔板，每一组隔板包括两根肋板，两根肋板之间的距离与土压力盒的宽度相对应，在需要安装土压力盒的位置处安装有间隔设置的两圈板，两圈板与两肋板...

【专利技术属性】
技术研发人员：简洪钰，朱俊向，蔡起增，黄志龙，蔡坤滨，
申请(专利权)人：福建省工大工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：