[发明专利]冻胀力测量装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明属于寒冷地区岩土工程监测技术领域；具体涉及一种冻胀力测量装置。本发明还涉及这种冻胀力测量装置的测量方法。

背景技术

在寒冷地区，季节性冻土的冻胀是造成工程冻害的主要原因。渠系建筑物如渠道衬砌体、抽水站前池等，均受到不同程度的地基土冻胀作用而遭到损坏。铺筑高级路面的道路或砂石路面及其附属构造物、隧道、挡土墙、人行道和坡面等，由于土或岩石中产生的冻胀作用，常常使这些构造物遭受较大的破坏，造成道路破损，影响了车辆的通行，同时也降低了道路的使用寿命。

为避免冻胀破坏，水工建筑物一般要求基础埋深在冻深线以下，因而基础工程量约占整个工程量的1/3以上，但对于面广量大的渠道衬砌体或河道护坡等水工建筑物，为防止冻胀而加大基础埋深从经济上考虑几乎是不可能的。为此，为减少工程量及投资,需要正确估计土的冻胀性，便于采取相应的经济合理的防冻胀措施。

由于冻土会引起土体膨胀，引起土体体积增大会导致土体内部压力增大，反之，冻土融化会引起土体内部压力减小。

中国201120315253号实用新型专利，公开了一种冻土冻胀融沉测量装置，所述测量装置包括：纤维管、感应器、数据转换器、处理单元；所述纤维管内设有盐水，感应器通过浮漂连线与浮漂连接，浮漂的一部分进入盐水中；所述数据转换器分别与感应器、处理单元连接，将感应器的感应信号转换为数字信号发送给处理单元处理。

现有技术的冻土冻胀融沉测量装置，在测量时干扰了冻土的原始状态，无法很好原型测量冻胀土产生冻胀及融化作用力。同时，冻土的冻胀力经常会损坏仪器的电缆，造成测量失败。

发明内容

本发明所需要解决的技术问题在于，克服现有的技术缺陷，提供一种冻胀力测量装置，这种冻胀力测量装置可以原型测量出冻胀土受冻及融化以后受力大小，及位移的变化。本发明还提供这种冻胀力测量装置的测量方法。本发明能够原型测量冻胀土产生冻胀及融化作用力；同时能够避免冻土的冻胀力损坏仪器的电缆。

完成上述发明任务的技术方案是，一种冻胀力测量装置，该冻胀力测量装置埋设在待测冻土中，其特征在于，该冻胀力测量装置的底座浇筑在混凝土墩中，该底座通过传递杆及传感器接头，与传感器测头的一侧联接；所述传感器测头的另一侧，通过联通板、传感器接头及传递杆，与限位盖及位移板联接。

本发明的结构有以下优化方案：

1、在底座和传递杆之间增加一个联接轴、导向轴及联接螺栓：在底座上固定有联接轴，该联接轴通过联接螺栓联接导向轴，采用的是铰接方式，导向轴可以按受力方向转动。

2、在传递杆外部设有传递杆保护管。

3、在传递杆和传感器之间由一块联通板及传感器接头连接，冻胀土发生冻胀及融化作用力时带动位移板和传递杆产生力的作用，传递杆靠联通板把力传递给传感器，这样就可以测量出冻胀土产生的冻胀力。

4、本发明传感器采用圆柱形的力传感器。

5、联通板中间设有电缆孔；传感器电缆从联通板中间的电缆孔到传递杆中间穿出来，可以很好的保护仪器电缆不被损坏。

冻胀土产生冻胀及融化作用发生位移变化时带动冻胀力测量装置的位移板发生同步位移变化，进而带动传递杆发生位移变化，使冻胀力测量装置的传感器测头发生受力作用，可以测量出冻胀土产生冻胀及融化作用时力的大小。本测量装置由一个底座、连接轴、导向轴及联接螺栓固定到传递杆。联接螺栓联接着联接轴和导向轴，采用的是铰接方式，导向轴可以按受力方向转动，而传递杆和传感器之间由一块联通板及传感器接头连接，冻胀土发生冻胀及融化作用力时带动位移板和传递杆产生力的作用，传递杆靠联通板把力传递给传感器，这样就可以测量出冻胀土产生的冻胀力。

完成本申请第二个发明目的的技术方案是，上述冻胀力测量装置的测量方法，包括以下步骤：

⑴.在需要进行冻胀土产生冻胀及融化作用力测量的位置挖一个坑；

⑵.在挖好的坑里面浇筑一个混凝土墩，并在浇筑混凝土墩时预埋设冻胀力测量装置的底座；

⑶.等混凝土浇筑初凝后，依次安装冻胀力测量装置的联接轴、联接螺栓、导向轴、传递杆、传递杆保护管、传感器测头、联通板、位移板、限位盖；

⑷.调整导向轴和联接螺栓使传递杆和冻胀土产生冻胀作用力测量方向一致；

⑸.回填冻胀土，压实使冻胀力测量装置的位移板埋设在要测量的冻胀土里面。