[发明专利]土体弹性参数测试装置及其测试方法

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程领域，涉及一种土体弹性参数测试装置及其测试方法，可用于测试土体内的弹性参数。

背景技术

土体在外力作用下不能产生位移时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种形变称为应变。土体发生形变时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，定义单位面积上的这种反作用力为应力。土体的弹性参数是研究土体应力应变关系的桥梁，是建立土体强度模型的关键。

岩土体具有与金属不同的材料属性，由于真实的应力应变状态难以获取，因此依据各向同性假定获取其应力应变值。因土体的压硬性、碎散性、非线性等特征，一点的实际应变不能直接测试获得。通过在土体内部埋设应变装置获取的实际是土压力作用于埋设装置而产生的装置应变，且埋设装置为面接触并非线体，获取的实质上为某方向土体的压力对埋设装置产生的平均应变。

常规的土体弹性参数测定主要依据一维或者二维计算理论，或基于直剪试验、固结试验等实验室试验，测定的参数是等价意义上的参数，并非实际的弹性参数。长久以来，一些岩土工作者提出一系列的强度模型，该类模型有双参数变弹性模型和无法考虑剪胀的四参数模型；七参数模型基于共轴特性建立了正交各向同性体的一般关系，九参数表示的为正交各向异性材料的弹性常数。由于七参数模型和九参数模型在实际情况下难以测试，因而迄今为止尚无基于七参数和九参数的强度模型。专利号2014103451953和2015109568005从不同视角公布了用于三维土体应力状态测试的计算方法，为测试土体的常规应力状态提供了可能。专利号2014107401402公布了用于 测试土体内部三维应变状态的测试装置，然而土体应变测试需要足够的材料相似度，该专利并未实质性指出材料类型，仍需改进。由于受到测试方法等技术上的局限，尚无能够测试正交各向异性材料的九个弹性参数的装置。

为有效测试不同土体的弹性性能，合理评估土体的应力应变、强度及变形特性。有必要提出土体弹性参数的测试方法。该类测试方法为认识土体的力学和变形特性提供了便利，将为土体九参数强度模型的建立提供可能。

发明内容

本发明的目的是提供一种土体弹性参数测试装置及其测试方法，以实现土体的真实弹性参数测试，进而为合理评估土体的应力应变、强度及变形特性提供可能。在此过程中，提出应变盒及其测试方法。

为解决上述问题，本发明提供了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，其中：该装置包括有10个土压力盒、10个应变盒、基座、数据导线、防水密封胶组成；所述基座呈六棱台、六棱柱、六棱台组成的上中下结构，且基座的顶面、底面及所有侧面均设置有凹槽，1个土压力盒设置于基座上部六棱台的顶面；3个土压力盒设置于基座上部六棱台侧面彼此不相邻的凹槽内，3个土压力盒设置于基座六棱柱侧面彼此不相邻的凹槽内，3个土压力盒设置于基座下部六棱台侧面彼此不相邻的凹槽内；10个应变盒设置于基座侧面和底面空置的压力盒凹槽内；10个土压力盒和10个应变盒的数据导线经基座内部数据线孔道从数据线汇总孔引出后与数据采集系统相连接，通过防水密封胶将土压力盒与基座之间的缝隙填充，形成土体弹性参数测试装置。

同时提供一种土体弹性参数测试装置的测试方法。

本发明效果是填补了土体九弹性参数不能直接测试的空白。该类测试方法为认识土体的力学和变形特性提供了便利，将为土体九参数强度模型的建立提供可能。设单个土压力盒和单个应变盒的精度分别为κ、ρ，则最大正应 力精度为4.33κ，最大剪应力精度为3.5κ；最大正应变精度为10.33ρ，最大剪应变精度为34.67ρ。操作中精度的提高能最大程度上呈现真实的土体弹性参数，为土体的强度及变形研究提供了保障。

附图说明

图1为本发明的土体弹性参数测试测试装置效果图；

图2为本发明涉及的应力盒效果图；

图3为本发明涉及的刚性管透视图；

图4为本发明涉及的基座效果；

图5本发明的土体弹塑性参数测试装置建立的一种坐标系；

图6为本发明涉及的基座透视图；

图7为本发明涉及的基座剖面图。

图中：

1.压力盒 2.应变盒 3.基座 4.数据导线 5.防水密封胶

21.刚性管 22.弹性囊 23.感压器 24.填充液 25.孔塞

26.密封圈 27.密封槽 28.感压器孔 29.充液孔 31.凹槽

32.数据线孔道 33.数据线汇总孔