[发明专利]土体弹性参数测试装置及其测试方法

权利要求书

1.一种土体弹性参数测试装置，该土体弹性参数测试装置埋置于土体内部，并与数据采集系统相连接，其特征是：该装置包括有10个土压力盒(1)、10个应变盒(2)、基座(3)、数据导线(4)、防水密封胶(5)；所述基座(3)呈上六棱台、六棱柱、下六棱台组成的上中下结构，且基座(3)的顶面、底面及所有侧面均设置有凹槽(31)，10个土压力盒(1)依次设置于基座(3)上部六棱台的顶面、基座(3)上部六棱台侧面彼此不相邻的三凹槽(31)内、基座(3)六棱柱侧面彼此不相邻的三凹槽(31)内、基座(3)下部六棱台侧面彼此不相邻的三凹槽(31)内；10个应变盒(2)设置于基座(3)侧面和底面空置的凹槽(31)内；10个土压力盒(1)和10个应变盒(2)的数据导线(4)经基座(3)内部数据线孔道(32)从数据线汇总孔(33)引出后与数据采集系统相连接，通过防水密封胶(5)将土压力盒(1)与基座(3)之间的缝隙填充，形成土体弹性参数测试装置。

2.根据权利要求1所述的土体弹性参数测试装置，其特征是：所述应变盒(2)包括刚性管(21)、弹性囊(22)、感压器(23)、填充液(24)、孔塞(25)、密封圈(26)、数据线(4)、防水密封胶(5)，所述刚性管(21)为一封闭的桶状体，刚性管开口端外壁设置有密封槽(27)，刚性管(21)底部设置有感压器孔(28)，刚性管(21)侧壁设置有充液孔(29)；将感压器(23)测试端经刚性管的感压器孔(28)置入刚性管(21)；用密封圈(26)将弹性囊(22)设置在刚性管密封槽(27)上；将填充液(24)从充液孔(29)充入刚性管(21)内部，并用孔塞(25)将充液孔(29)密封；用防水密封胶(5)将刚性管上的缝隙填充密实；将感压器(23)连接的数据线(4)与数据采集系统相连接，即形成土体应变盒(2)。

3.根据权利要求1所述的土体弹性参数测试装置的测试方法，该方法第一种步骤包括有：

1)将组装好的应变盒(2)埋入土体内部，并将数据线(4)与数据采集系统连接；

2)开启数据采集系统，待数据稳定后记录稳定值P₀；

3)对土体进行加载，获取压力值P₁；

4)利用式(1)即可计算埋设方向的土体应变值，公式(1)为

ε＝(p₁-p₀)K (1)

式(1)中，ε为土体应变量；P₀为步骤1)中的记录的压力值；P₁为步骤2)中获取的压力值；

另一种步骤包括有：

1)将所述土体弹性参数测试装置埋置于待测土体中；通过数据采集系统得到10个土压力盒(1)的读数，即σ_t；同时10个应变盒(2)的读数，即σ_b；

2)依据式(2)、式(3)和式(4)计算获取土体的三维应力状态，依据式(5)、式(6)和式(7)得到土体的三维应变状态，计算公式如下：

式(2-4)中，σ_t为土体弹性参数测试装置获取的10个土压力盒(1)的读数；表示待测点常规应力状态的3个正应力分量和3个剪应力分量。

式(5-7)中，σ_b为土体弹性参数测试装置获取的10个应变值；表示待测点常规应变状态的3个正应变分量和3个剪应变分量；

3)依据式(8-13)计算一点的弹性参数

其中，式(8-13)中，D_ij表示土体的弹性参数；表示测试点常规应变状态的3个正应变分量和3个剪应变分量；表示测试点常规应力状态的3个正应力分量和3个剪应力分量。

4)土体内部的弹性参数可按照式(14)表示出来

依据土体内部得弹性参数计算方法，获取土体内部真实的弹性参数，从而为土体工程中的强度和变形计算提供便利。