[发明专利]一种土体静止侧压力系数测试装置及方法

说明书

本发明涉及一种土体静止侧压力系数测试装置及方法，其中，装置包括激光发射器、砝码、顶板、土样帽、环形套环、橡胶套、排水口、量筒、钢丝、测力计、导管和针筒等，橡胶套由内套及外套组成，带有进水口的外套大于内套，中空部分通过进水口连接的导管充水给土柱施加环形压力；环形套环为刚性结构，与橡胶套外径相同以确保橡胶套膨胀尺寸，在加压注水到一定程度后实现圆柱形土柱一定的侧向压力上土样帽用于保护及固定土柱顶部，其上依次为顶板和砝码，用于给土柱施加竖向压力，下土样帽固定土柱下部，且下土样帽底部有开口，上土样帽和下土样帽均内置卡槽其上安装激光发射器。

技术领域

本发明涉及土工室内试验技术领域，更具体的说，涉及一种土体静止侧压力系数测试装置及方法。

背景技术

静止侧压力系数在实际工程中的应用范围很广泛，例如：在地下连续墙设计中的水平压力计算、基坑支护结构上侧压力的计算、地下室侧墙上的侧土压力计算、盾构管片水平侧压力的计算及其它侧向位移极小的挡土墙背上的土压力计算等，其取值大小将直接影响上述的计算结果和精度。

土体静止侧压力系数测试装置是一种用于快速测试土体静止侧压力系数的装置。但是，目前的侧压力系数测试主要依靠现场扁铲侧胀试验和旁压试验，其必须在现场进行测试，对场地要求较高，测试周期较长，费用较大，存在较大的局限性。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种土体静止侧压力系数测试装置及方法，只需采集土样，制备圆柱形土体，即可在室内快速完成试验测试工作，本发明提供的装置结构设计合理，测试方法快速高效。

一种土体静止侧压力系数测试装置，包括：激光发射器、砝码、顶板、土样帽、环形套环、橡胶套、圆柱形土柱、排水口、量筒、钢丝、测力计、导管和针筒，其中：

所述橡胶套是封闭的，由内套及外套组成，内套与圆柱形土柱相同，带有进水口的外套大于内套，中空部分通过进水口连接的导管充水给土柱施加环形压力，与尺寸配套；

所述测力计用于测试水压力大小，显示圆柱形土样所受的围压；

所述环形套环为刚性结构，与橡胶套外径相同以确保橡胶套膨胀尺寸；

所述针筒用于通过导管注水给橡胶套，由于橡胶套外壁被环形套环约束，在加压注水到一定程度后实现圆柱形土柱一定的侧向压力；

所述土样帽包括上土样帽和下土样帽，上土样帽用于保护及固定土柱顶部，其上依次为顶板和砝码，用于给土柱施加竖向压力，下土样帽固定土柱下部，且下土样帽底部有开口，下部放置量筒，用于土柱固结排水量的量取，上土样帽和下土样帽均内置卡槽，卡槽上均布设有刻度尺，精确到0.1mm，其上安装激光发射器，上激光发射器移动与土柱侧向的最大变形处一致，下激光发射器固定。

当一个小时内，上下激光发射器距离超过1mm时，停止试验，此时记录测力计度数及砝码换算的应力，计算静止侧压力系数。

一种使用上述土体静止侧压力系数测试装置的方法：

注水给圆柱形土柱施加压力，开始固结过程，当下环形套底部出现水滴后，放置量筒开始量取水量，一个小时排水量小于1ml时，表示土柱固结完成，此时确保针管施加的压力不变，给土柱顶部施加砝码，实现一定的竖向荷载，记录此时上激光发射器和下激光发射器在卡槽内的尺寸，观察土柱变形，同时结合上激光发射器实时量取土柱侧向最大变形量，达到标准后记录侧向压力及竖向荷载，侧向压力除侧向面积为侧向应力，竖向荷载除土柱顶部圆面积为竖向应力，竖向应力除侧向应力为静止侧压力系数，完成土体静止侧压力系数测试。

本发明的测试装置及其操作方法具体的优点和技术效果如下：

本发明通过封闭橡胶套的设置，可对圆柱形土样施加恒定围压，针筒注水可提供围压；通过卡槽内激光发射器的使用，可确定土样微小侧向变形，明确试验结束标准。

附图说明