[发明专利]一种侧限应力条件下地基土体实际泊松比测量装置及方法

说明书

一种侧限应力条件下地基土体实际泊松比测量装置及方法，装置的反力架固装在底座上，载荷施加油缸竖直吊装在反力架顶部，土体试样侧限盒插装在底座的侧限盒插槽内且位于载荷施加油缸正下方，若干微型土压力计沿周向均布安装在土体试样侧限盒内表面，土体试样上表面依次布设垫片、传力垫块及压力传感器。方法为：获取地基土体，在土体试样侧限盒中制备土体试样；将土体试样侧限盒插装到底座上表面，完成试样安装；计算需要载荷施加油缸施加的载荷力；布设垫片、传力垫块及压力传感器；按照载荷力计算值并通过载荷施加油缸对土体试样施加载荷力；获取稳定后的侧向土压力数值并求取平均值；计算侧限应力条件下地基土体实际泊松比。

技术领域

本发明属于岩体力学试验技术领域，特别是涉及一种侧限应力条件下地基土体实际泊松比测量装置及方法。

背景技术

土体泊松比是反映地基土体侧向变形的参数，也是岩土工程设计与分析领域必不可少的重要参数；由于土体与其它固体的结构和材料特性存在很大的差异，土体泊松比已不再具有原始定义物性参数的意义，而是一种随土体应力状态变化的状态参量，工程上大部分地基土体处于半无限空间的测限应力条件下，因此考虑实际应力状态的测量方法是获取土体泊松比的前提。

公开号为CN103983516A的中国专利，公开了一种测算土体泊松比的装置及方法，该专利中综合使用柔性薄钢圈、电阻式位移计、基准支架和压力机来测算土体的泊松比，但其要求土体应具有一定的黏聚力，如此才能保证土体受力后不碎散，并且其侧向力需使柔性薄钢圈变形后才能量测，因此该专利并不适用无黏性土体，导致该专利的适用性和测量准确性仍有待提高。

公开号为CN106769462A的中国专利，公开了一种无粘性地基土内摩擦角和变形模量的预测方法，该专利通过现场获取的土层剪切波波速、压缩波波速以及土层深度，并结合已有的土力学基本原理及经验公式获得土体内摩擦角和变形模量，但该专利缺少严谨的理论依据且测量过程中受复杂地质环境条件的影响较大，其测量结果存在较大的不确定性。

根据现有的文献可知，泊松比的测量均采用变形测量的方法，即直接测量碎散的、非均质、小变形的土体试样的变形，这种变形测量方法被公认是测量准确性较低的，而近些年出现的如局部变形图像测量等技术，虽然能在一定程度上降低了传统测量方法中的变形测量误差，但是却无法真实反映土体变形的实际特征，这是由土体的碎散性、三相性和自然变异等特性决定的。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种侧限应力条件下地基土体实际泊松比测量装置及方法，能够模拟地基土体的真实应力条件，并结合测量应力和广义胡克定律的间接方法获取泊松比，使测量和计算结果更准确且更加贴近真实值，并且黏性和无黏性的地基土体均适用，有效解决了现有技术中测量不准或无法测量的弊端。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种侧限应力条件下地基土体实际泊松比测量装置，包括底座、反力架、载荷施加油缸、土体试样侧限盒及微型土压力计，所述反力架固定安装在底座上，所述载荷施加油缸竖直吊装在反力架顶部，载荷施加油缸的活塞杆朝下设置，在载荷施加油缸的活塞杆端部安装有压力传感器；所述土体试样侧限盒采用圆柱筒形结构，在所述底座上表面开设有侧限盒插槽，土体试样侧限盒竖直插装在侧限盒插槽中，土体试样侧限盒位于载荷施加油缸正下方，土体试样侧限盒与载荷施加油缸的中轴线相重合；所述微型土压力计数量若干，若干微型土压力计沿周向均布安装在土体试样侧限盒的内表面。

所述土体试样侧限盒的一端筒口设有刃口倒角结构，土体试样侧限盒的另一端筒口无刃口倒角结构，土体试样侧限盒无刃口倒角结构一侧的筒口插装在侧限盒插槽中，土体试样侧限盒的直径等于侧限盒插槽的外径。

所述土体试样侧限盒内部用于填装土体试样，土体试样与微型土压力计直接接触，在土体试样上表面依次设置有垫片和传力垫块，垫片的直径等于土体试样侧限盒的内径。

所述压力传感器连接有压力数显表，通过压力数显表直接读取由压力传感器采集的轴向载荷数据。