[发明专利]一种用于自由场应力测试的土压力传感器标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种土压力传感器的标定方法，尤其涉及一种在土介质中标定土压力传感器的方法。

背景技术

土介质中应力的测量是岩土工程问题研究的基础，常用的方法是把土压力传感器埋设在土介质中，通过土压力传感器所感应的应力，以确定真实应力。由于土压力传感器与周围土介质的力学性质迥异，势必改变土介质的原存应力场，引起应力重分布现象，导致测试值并不能反映土介质中的真实应力，由此产生测试误差。通常将土压力传感器在与测试环境较为一致的土介质中进行标定，得出施加荷载与土压力传感器输出值的关系，通过数学回归得到土压力传感器的标定系数。该标定系数反映了土压力传感器与土介质相互作用影响，利用其换算土中应力，从而提高了测试精度。

现有的标定技术主要采用圆筒标定箱或环圈仪对土压力传感器进行标定。

一、对于圆筒标定箱，由于其整体式侧壁是固定的，土介质在与侧壁的接触面受到一致向上的摩擦力作用，土介质中的应力沿深度发生衰减，侧壁摩擦对试验结果影响较大。一般需采用较大直径的圆筒来减小侧壁摩擦的影响，直径通常都在50～100cm，即使如此，侧壁的摩擦影响仍不可忽略。国内某单位曾采用直径370cm，高400cm的标定箱进行标定来消除标定设备边界的影响；显然，这种大尺寸标定设备在标定过程中不仅标定工作量巨大，而且标定过程中对土介质状态可控性差，加载设备的要求高，不适用于大量的土压力传感器标定。

二、对于环圈仪，由于环圈仪的上、下环圈之间留有间隙，荷载作用下土介质被压缩过程中允许环圈一起移动，从而改变的土介质与侧壁的摩擦作用模式，从结构上实现了减小侧壁摩擦对圈内土介质应力分布的影响。但环圈仪标定试验中环圈侧壁、加载板等边界对土介质应力分布仍有影响，若其影响与土压力传感器引起的应力重分布范围叠加，则不能构造与使用环境一致的应力场环境，不能保证标定试验结果的可靠性。而不同厂家、不同型号的土压力传感器在几何尺寸、力学性质上差异较大，与土介质的相互作用特性也呈现出明显的差异，现有技术对环圈仪的直径和高度没有较为切实可行的方法可以参考，导致标定试验中环圈仪直径和高度的确定随意性较大，若环圈直径和高度过小，势必影响标定的试验结果的可靠性，若环圈直径和高度过大，标定试验工作量无谓增加，降低试验可操作性和工作效率。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于自由场应力测试的土压力传感器标定方法，该方法在确保试验结果可靠的前提下达到提高试验效率的目的。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：一种用于自由场应力测试的土压力传感器标定方法，包括以下步骤：

a)测试变形模量：测出土压力传感器的变形模量(E_g)及土压力传感器拟使用环境中的土介质的变形模量(E_s)；

b)确定环圈仪的直径：按下式计算出环圈仪的直径D；