[发明专利]一种原位侧向土压力的测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种原位侧向土压力的测量装置及测量方法，包括测量部分和控制部分，测量部分包括测量管和气囊，测量管的顶端通过可调节卡箍定位，以便于测量管与测量孔同轴；在测量管下端的内侧壁上设有导轨；气囊顶端的圆周方向上分布若干电磁滚珠，电磁滚珠可沿测量管下端的导轨滑动；气囊中心部位有导气装置，导气装置的上端接口连接导气管，导气管延伸到测量管外部，使气体均匀充满气囊内；气囊侧壁分布多个应变传感器；控制部分包括控制盒和储气罐，控制盒控制储气罐导入气囊内的气体量，进而计算出气囊的膨胀体积，而且该控制器接受应变传感器的反馈信号，呈现出侧向土体的应力应变数值关系曲线；所述的储气罐与所述的导气管相连，是整个测量装置的气源。

技术领域

本发明涉及原位土压力测量装置，特别涉及一种侧向土压力测量装置及测量方法。

背景技术

在工程设计与安全评估时，土体与结构物相互作用的土压力是至关重要的因素。土压力测量中多以竖向压力测量为主，而侧向土压力的测量相对困难，需设计专门的测量装置进行测量。

现有的测量方式多以钻孔预埋压力盒，然后填充同样或相近土体后压实，来测量土体压力，而侧向土压力测量还需设计专门的压力盒安装设备以得到相对精确的数值。现有方式存在以下缺陷：

1、压力盒埋入土体后一般不可回收，存在严重的浪费；

2、测量侧向土压力时，压力盒需要通过专门的安装固定设备埋入土中，以使测量面正确接触土体，但由于后填土或土体扰动过大，导致测量位置失稳，严重影响测量精度；

3、土体钻孔后回填土虽然大多按原有土体属性配置，但始终不是原始土层，再加之回填土后土体卸压和扰动，测出的侧向土压力精度不高。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种侧向土压力测量装置及测量方法。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种原位侧向土压力的测量装置，包括测量部分和控制部分，所述的测量部分包括测量管和气囊，所述的测量管为中空管，测量管顶端通过可调节卡箍定位，以便于测量管与测量孔同轴；在测量管下端的内侧壁上设有导轨；所述的气囊顶端的圆周方向上分布若干电磁滚珠，可沿测量管下端的导轨滑动；气囊中心部位有导气装置，导气装置的上端接口连接导气管，所述的导气管延伸到测量管外部，使气体均匀充满气囊内；所述气囊侧壁90度周身分布多个实时监测土体应力、应变值的应变传感器；

所述的控制部分包括控制盒和储气罐，控制盒是整个系统的控制中枢，可以控制储气罐导入气囊内的气体量，进而计算出气囊的膨胀体积，而且可以接受应变传感器的反馈信号，经计算，呈现出侧向土体的应力应变数值关系曲线；所述的储气罐与所述的导气管相连；是整个系统的气源。

进一步，所述的电磁滚珠通过通、断电控制，实现自锁、解锁于测量管导轨上，也即控制气囊滑动的起、停。

进一步，所述气囊通过绳索系吊于测量管上部的定滑轮上，可以通过摇动摇柄使气囊沿测量管内导轨上下滑动。

进一步，所述的导气装置周身均匀分布若干导气小孔，主要起引导气流的作用，已达到气囊均匀膨胀效果。

进一步，所述的卡箍放置在定位基座上，可以锁紧测量管，通过在定位基座上微调卡箍位置可以定位测量管与测量孔的同轴度。

利用上述装置进行测量的方法，如下

工作时，先在所要测量侧向土压力的地面钻测量孔至所需深度，在地面固定好定位基座，将测量管放入测量孔内，顶端通过可调卡箍固定、定位测量管。

通过控制盒发出断电指令，控制电磁滚珠的电磁特性，此时，整个气囊处于可滑动状态，摇动摇柄，定滑轮带动系吊与气囊上的绳索缓缓下落，直到到达测量孔指定部位，控制盒发出通电指令，电磁滚珠锁紧在测量管内部导轨上，气囊露出在测量管下端；