[发明专利]测量土体能量吸收装置及方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及岩土工程土体能量吸收特征技术领域，尤其涉及测量土体能量吸收装置及方法。

背景技术

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，本发明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。

发明内容

本发明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。

本发明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：