[发明专利]一种土压力测试装置及使用方法

说明书

本发明涉及一种土压力测试装置及使用方法。所述装置包括：土压力测试盒，包括测试盒本体和引出导线，被配置为检测周围所处环境的压力；水囊，全包围结构设于所述土压力测试盒外，包括囊本体和导管，导管连通所述囊本体的内腔，所述引出导线通过所述导管引出；所述水囊以所述土压力测试盒为圆心的直径与所述土压力测试盒的厚度之比大于等于10。本发明显著减弱了嵌入效应，装置简单成本低，安装操作方便。

技术领域

本发明涉及岩土力学与工程技术领域，具体涉及土木工程建筑物的接触压力和土介质中的应力测试，更具体是一种土压力测试装置及使用方法。

背景技术

在岩土力学与工程领域，土压力荷载的大小与分布是需重点研究的问题。土压力是作用在支护结构上的主要荷载之一，确定土压力的大小与分布形状对支护结构的安全以及优化设计等具有重要意义。经典的库仑或朗肯土压力计算理论，因计算简单和力学概念明确，一直为工程采用；但由于岩土工程问题的复杂性，都不易得到令人满意的结果。模型试验及现场测试仍是该领域不可或缺的主要研究方法。

目前，关于土压力大小及分布的试验研究中，多是通过多点布列土压力传感器的方法进行测量。

随着对土压力工作性状的不断认识和深入研究，上述测试方式出现了许多不可避免的问题：土压力盒会对原先的应力场尤其土压力盒周围土体中的应力场产生影响，改变了原有分布，或者土压力传感器的标定不准确，均影响了土压力的测量精度。

因此，有必要提出一种避免在测量过程中土压力盒影响土体应力场，使得测量更精确的技术方案。

发明内容

本发明的目的是为了客服上述现有技术的不足，提供一种新型的土压力测试方式，以提高测量的精确度。

本发明首先提出一种土压力测试装置，所述装置包括：

土压力测试盒，包括测试盒本体和引出导线，被配置为检测周围所处环境的压力；

水囊，全包围结构设于所述土压力测试盒外，包括囊本体和导管，导管连通所述囊本体的内腔，所述引出导线通过所述导管被引出；

所述水囊以所述土压力测试盒为圆心的直径与所述土压力测试盒的厚度之比大于等于10。

根据本发明的一种实施方式，所述水囊的形状为球形或扁球形。

根据本发明的一种实施方式，所述土压力测试盒的形状为扁球形。

根据本发明的一种实施方式，所述土压力测试盒位于所述水囊的中心。

根据本发明的一种实施方式，所述水囊以所述土压力测试盒为圆心的直径与所述土压力测试盒的厚度之比小于等于20。

根据本发明的一种实施方式，所述水囊以所述土压力测试盒为圆心的直径与所述土压力测试盒的最大直径之比为3-4。

根据本发明的一种实施方式，所述土压力测试盒为电阻应变片式土压力盒。

根据本发明的一种实施方式，所述水囊的囊本体的材质为TPU。

本发明还提出一种根据所述的土压力测试装置的使用方法，所述方法包括：

将所述土压力测试盒置于所述水囊中，通过所述导管向所述水囊注入液体，之后密封所述导管，并将所述装置置于土体中进行安装测试。

根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括：通过所述引出导线读取的数值计算测试的土压力值。

本发明显著减弱嵌入效应：嵌入效应是影响土压力盒测试精度的主要原因，测试仪器径厚比小于3时，测量误差能达到30％。在厚度变化不大的情况，本方案将测试元件的直径扩大3-4倍，径厚比超过10，嵌入效应相比径厚比小于3的误差减少95％以上。