專利名稱：土體內(nèi)部變形測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種巖土工程技術(shù)領(lǐng)域的測試裝置，具體是一種土體內(nèi)部 變形測試裝置。
技術(shù)背景巖土工程模型試驗(yàn)是巖土工程領(lǐng)域最基本的研究方法，在土工模型試驗(yàn)中 往往需要對土體內(nèi)部的變形受力進(jìn)行測試，但目前缺少關(guān)于土體內(nèi)部變形的測 試裝置與手段，從而影響試驗(yàn)結(jié)果的分析與判斷。目前土體內(nèi)部沉降的常見原 位觀測方法是將一根圓形沉降管錨固到土體基層，把磁環(huán)或沉降板套在沉降管 外圍，埋設(shè)在各觀測層面的相應(yīng)位置，磁環(huán)在土體變形時(shí)可隨周圍土體同步下 沉，而沉降管保持不會下沉，磁環(huán)在沉降管外沿管縱向上下滑動，通過沉降管 內(nèi)的探頭測試磁環(huán)與沉降管之間的相對滑移量來確定磁環(huán)所在位置，進(jìn)而得到 該處土體相對沉降管管口的位移變形量。該方法在目前的巖土工程現(xiàn)場測試和 大型原位試驗(yàn)中得到較多的應(yīng)用，也已有不少改進(jìn)方法。但其存在以下缺點(diǎn) 沉降管和磁環(huán)是通過鉆孔埋設(shè)安裝的，鉆孔與沉降管之間的孔隙靠回填料或周 圍土體的回彈固結(jié)填實(shí)，測試深度較深時(shí)，回填不實(shí)會導(dǎo)致磁環(huán)與周圍土體不 能完全同步變形，從而導(dǎo)致測量值與實(shí)際值不一致，造成較大的測量誤差。此 外，通過沉降管內(nèi)的探頭下放(上提)的測量方法系人工讀數(shù)，精度和工作效 率均較低。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)?00420035072.1，名稱分 層沉降儀，公開號CN2685821,
公開日2005.03.16，該專利自述為"本實(shí) 用新型涉及一種分層沉降儀，單個整體單元包括沉降板、電測位移傳感器、 測桿、錨頭、錨板、金屬軟管、波紋管；其中電測位移傳感器上端與沉降板聯(lián) 接，下端和錨頭相連，測桿安裝在金屬軟管內(nèi)；電測位移傳感器、金屬軟管、 測桿、錨頭、錨板外套波紋管；兩個或多個整體單元層串聯(lián)成一體，組成兩個 或多個層面的分層沉降儀；本實(shí)用新型整體埋設(shè)，電測位移傳感器的導(dǎo)線從沉降板周側(cè)通孔集中引出，不會影響路面的壓實(shí)施工，從而保證測量值與實(shí)際值 趨于一致，行車過程也可測量；采用電測位移傳感器，可快速、準(zhǔn)確地直接實(shí) 時(shí)測量沉降量；實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸，實(shí)現(xiàn)自動測量和長期運(yùn)行觀測。"以上所述傳 統(tǒng)的測試方法和分層沉降儀專利均為針對現(xiàn)場測試，測試儀器體積大且較為復(fù) 雜，不能應(yīng)用于土工試驗(yàn)中的模型土體內(nèi)部變形測試。此外，前者測量精度過 低，后者測試方法過于復(fù)雜，文獻(xiàn)檢索未見關(guān)于土工試驗(yàn)中土體內(nèi)部變形測試 裝置的報(bào)道。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種土體內(nèi)部變形測試裝置，應(yīng)用于土 工模型試驗(yàn)，使其解決了在土工模型試驗(yàn)中無法便捷測試土體內(nèi)部位移(或沉 降)情況的問題。本發(fā)明能直觀、準(zhǔn)確、有效的測試土體內(nèi)部位移。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括變形協(xié)調(diào)片、位移傳遞桿、 軟套管和位移計(jì)，其中變形協(xié)調(diào)片預(yù)埋于土體內(nèi)待測位置，變形協(xié)調(diào)片的中 心與位移傳遞桿固定連接，位移傳遞桿的另一端與位移計(jì)相連，位移傳遞桿位 于軟套管內(nèi)，軟套管將位移傳遞桿與管外土體隔離。所述變形協(xié)調(diào)片，為剛性金屬材料，能夠與周圍土體同步變形。所述變形協(xié)調(diào)片，為方形、圓形或十字形。所述變形協(xié)調(diào)片，為方形或圓形時(shí)，其邊長或直徑為20mm-100mm;變形協(xié) 調(diào)片為十字形時(shí)，兩交叉長方形的長度均為50mm-100ram，寬度為20mm-50mm。 所述變形協(xié)調(diào)片，其厚度為lmm-4mm。所述變形協(xié)調(diào)片，其中心設(shè)有螺孔，螺孔與位移傳遞桿固定連接。 所述位移傳遞桿，為具有一定剛度的金屬材料，直徑為3mm-15ram。 所述軟套管，為波紋管或圓管，沿管軸縱向剛度較小，能與管外土體同步變形。所述軟套管，其內(nèi)徑比位移傳遞桿的直徑大2mm-4咖。 所述位移計(jì)，為百分表或位移傳感器，視測試精度要求與試驗(yàn)條件而定。 本發(fā)明在土工模型試驗(yàn)測試時(shí)，先將變形協(xié)調(diào)片、位移傳遞桿和軟套管組裝 成一個整體，位移傳遞桿和軟套管的長度根據(jù)測點(diǎn)距土體表面的距離而確定。 在土體鋪設(shè)到設(shè)計(jì)測點(diǎn)位置時(shí)，將變形協(xié)調(diào)片、位移傳遞桿和軟套管組成的整體根據(jù)需要測試的土體位移方向固定于相應(yīng)位置，然后繼續(xù)鋪設(shè)上層土體直到 全部完成。在位移傳遞桿的另一端安裝位移計(jì)。進(jìn)行土工試驗(yàn)時(shí)，變形協(xié)調(diào)片 隨著周圍土體同步變形，將位移通過位移傳遞桿傳遞到位移計(jì)，即可直接測試 得到測點(diǎn)處土體順位移傳遞桿方向的位移。軟套管隔離位移傳遞桿和試驗(yàn)土體， 避免位移傳遞桿和周圍土體相互影響。本發(fā)明簡單可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，加工方便。應(yīng)用于土工模型試驗(yàn)測試，可便捷 測試土體內(nèi)部位移(或沉降)情況，通過調(diào)整裝置的埋設(shè)角度可以測試土體內(nèi) 部任意方向的位移，測試結(jié)果直觀準(zhǔn)確。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，取得了顯著的效果。


圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的實(shí)施裝配圖；圖3為本發(fā)明的實(shí)施例測試結(jié)果圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保 護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。本實(shí)施例用于在單樁負(fù)摩擦特性的土工模型試驗(yàn)中對土體內(nèi)部變形進(jìn)行測試，用于測試土體內(nèi)部20cm深處的豎向變形(土體內(nèi)部沉降)。如圖1所示，本實(shí)施例包括變形協(xié)調(diào)片l、位移傳遞桿2、軟套管3和位移計(jì)4，其中變形協(xié)調(diào)片1預(yù)埋于土體5內(nèi)待測位置，變形協(xié)調(diào)片l的中心與位移傳遞桿2固定連接，位移傳遞桿的另一端與位移計(jì)4相連，位移傳遞桿2 位于軟套管3內(nèi)，軟套管3將位移傳遞桿2與管外土體5隔離。所述變形協(xié)調(diào)片l，為剛性金屬材料，能夠與周圍土體同步變形。所述變形協(xié)調(diào)片l,為方形、圓形或十字形。所述變形協(xié)調(diào)片l，為方形或圓形時(shí)，其邊長或直徑為20mm-lOOiran;變形協(xié) 調(diào)片為十字形時(shí)，兩交叉長方形的長度為50nrai-100mm,寬度為20mm-50mm。 所述變形協(xié)調(diào)片1，其厚度為lmm-4mm。所述變形協(xié)調(diào)片l，其中心設(shè)有螺孔，螺孔與位移傳遞桿固定連接。 所述位移傳遞桿2，為具有一定剛度的金屬材料，直徑為3mm-15mm。所述軟套管3，為波紋管或圓管，沿管軸縱向剛度較小，能與管外土體同步 變形。所述軟套管3，其內(nèi)徑比位移傳遞桿2的直徑大2nrai-4mm。 所述位移計(jì)4，為百分表或位移傳感器，視測試精度要求與試驗(yàn)條件而定。 如圖2所示，本實(shí)施例在土工模型試驗(yàn)測試應(yīng)用時(shí)，先將變形協(xié)調(diào)片l、位 移傳遞桿2和軟套管3組裝成一個整體，位移傳遞桿2和軟套管3的長度根據(jù) 測點(diǎn)距土體5表面的距離而確定。在土體5鋪設(shè)到20cm深處的測點(diǎn)位置時(shí)，將 變形協(xié)調(diào)片1、位移傳遞桿2和軟套管3組成的整體豎直固定于設(shè)計(jì)位置，然后 繼續(xù)鋪設(shè)上層土體5直到全部完成。在位移傳遞桿2的另一端安裝位移傳感器。 進(jìn)行土工試驗(yàn)時(shí)，變形協(xié)調(diào)片1隨著周圍土體同步變形，將位移通過位移傳遞 桿2傳遞到位移計(jì)4，即可直接測試得到測點(diǎn)處土體相應(yīng)方向的位移。軟套管3 隔離位移傳遞桿2和試驗(yàn)土體，避免位移傳遞桿2和周圍土體相互影響。本實(shí)施例在試驗(yàn)初始時(shí)土體表面無荷載，試驗(yàn)過程中在土體表面分層堆載， 共3層，每l層堆載為15cm厚的混凝土壓塊。本實(shí)施例在試驗(yàn)過程中同步測試 土體內(nèi)部豎向變形，測得土體內(nèi)部20cm深處隨土表面堆載而產(chǎn)生的沉降變化曲 線如圖3所示，圖3中土體沉降數(shù)據(jù)均采用本實(shí)施例裝置測得。圖3中表明， 內(nèi)部20cm深處的土隨著表面堆載產(chǎn)生沉降，沉降隨堆載增加而增大，從堆載l 層時(shí)的0. 23mm逐步增加到堆載3層時(shí)的0. 43ram,但增大幅度逐步趨緩。結(jié)果表 明，該測試裝置精度較高，測試結(jié)果直觀可靠。
權(quán)利要求
1、一種土體內(nèi)部變形測試裝置，其特征在于，包括變形協(xié)調(diào)片、位移傳遞桿、軟套管和位移計(jì)，所述變形協(xié)調(diào)片，為剛性金屬材料，形狀為方形、圓形或十字形，其中變形協(xié)調(diào)片預(yù)埋于土體內(nèi)待測位置，變形協(xié)調(diào)片的中心與位移傳遞桿固定連接，位移傳遞桿的另一端與位移計(jì)相連，位移傳遞桿位于軟套管內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的土體內(nèi)部變形測試裝置，其特征是，所述變形協(xié) 調(diào)片，為方形或圓形時(shí)，其邊長或直徑為20mm-100mra;變形協(xié)調(diào)片為十字形時(shí)， 兩交叉長方形的長度為50iran-100mm，寬度為20mra-50mra。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的土體內(nèi)部變形測試裝置，其特征是，所述變形協(xié) 調(diào)片，其厚度為1咖-4咖。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的土體內(nèi)部變形測試裝置，其特征是，所 述變形協(xié)調(diào)片，其中心設(shè)有螺孔，螺孔與位移傳遞桿固定連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的土體內(nèi)部變形測試裝置，其特征是，所述位移傳 遞桿，其直徑在3mm-15mm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的土體內(nèi)部變形測試裝置，其特征是，所述軟套管， 為波紋管或圓管。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的土體內(nèi)部變形測試裝置，其特征是，所述軟 套管，其內(nèi)徑比位移傳遞桿的直徑大2mm-4mm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的土體內(nèi)部變形測試裝置，其特征是，所述位移計(jì)， 為百分表或位移傳感器。
全文摘要
一種巖土工程測試技術(shù)領(lǐng)域的土體內(nèi)部變形測試裝置，本發(fā)明包括變形協(xié)調(diào)片、位移傳遞桿、軟套管和位移計(jì)，其中變形協(xié)調(diào)片預(yù)埋于土體內(nèi)待測位置，變形協(xié)調(diào)片的中心與位移傳遞桿固定連接，位移傳遞桿的另一端與位移計(jì)相連，位移傳遞桿位于軟套管內(nèi)，軟套管將位移傳遞桿與管外土體隔離。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、操作簡單，應(yīng)用于土工模型試驗(yàn)測試，可便捷測試土體內(nèi)部位移情況，測試結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
文檔編號G01B7/02GK101270972SQ20081003740
公開日2008年9月24日 申請日期2008年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月15日
發(fā)明者陳錦劍, 慧 高 申請人:上海交通大學(xué)