凍脹力測量裝置及其測量方法
【專利摘要】凍脹力測量裝置及其測量方法，由底座、聯(lián)接軸、聯(lián)接螺栓、導(dǎo)向軸、傳遞桿、傳遞桿保護(hù)管、傳感器測頭、聯(lián)通板、位移板、限位蓋組成，其特征在于，凍脹土產(chǎn)生凍脹及融化作用發(fā)生位移變化時帶動凍脹力測量裝置的位移板發(fā)生同步位移變化，進(jìn)而帶動傳遞桿發(fā)生位移變化，使凍脹力測量裝置的傳感器測頭發(fā)生受力作用，可以測量出凍脹土產(chǎn)生凍脹及融化作用時力的大小。本發(fā)明的底座和傳遞桿之間增加一個聯(lián)接軸、導(dǎo)向軸及聯(lián)接螺栓，聯(lián)接螺栓聯(lián)接著聯(lián)接軸和導(dǎo)向軸，采用的是鉸接方式，結(jié)構(gòu)簡單，埋設(shè)安裝方便，測量方法快捷。本發(fā)明加工簡單，也容易實現(xiàn)。
【專利說明】凍脹力測量裝置及其測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于寒冷地區(qū)巖土工程監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】；具體涉及一種凍脹力測量裝置。本發(fā)明還涉及這種凍脹力測量裝置的測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在寒冷地區(qū)，季節(jié)性凍土的凍脹是造成工程凍害的主要原因。渠系建筑物如渠道襯砌體、抽水站前池等，均受到不同程度的地基土凍脹作用而遭到損壞。鋪筑高級路面的道路或砂石路面及其附屬構(gòu)造物、隧道、擋土墻、人行道和坡面等，由于土或巖石中產(chǎn)生的凍脹作用，常常使這些構(gòu)造物遭受較大的破壞，造成道路破損，影響了車輛的通行，同時也降低了道路的使用壽命。
[0003]為避免凍脹破壞，水工建筑物一般要求基礎(chǔ)埋深在凍深線以下，因而基礎(chǔ)工程量約占整個工程量的1/3以上，但對于面廣量大的渠道襯砌體或河道護(hù)坡等水工建筑物，為防止凍脹而加大基礎(chǔ)埋深從經(jīng)濟(jì)上考慮幾乎是不可能的。為此，為減少工程量及投資，需要正確估計土的凍脹性，便于采取相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)合理的防凍脹措施。
[0004]由于凍土?xí)鹜馏w膨脹，引起土體體積增大會導(dǎo)致土體內(nèi)部壓力增大，反之，凍土融化會弓I起土體內(nèi)部壓力減小。
[0005]中國201120315253號實用新型專利，公開了一種凍土凍脹融沉測量裝置，所述測量裝置包括:纖維管、感應(yīng)器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、處理單元；所述纖維管內(nèi)設(shè)有鹽水，感應(yīng)器通過浮漂連線與浮漂連接，浮漂的一部分進(jìn)入鹽水中；所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器分別與感應(yīng)器、處理單元連接，將感應(yīng)器的感應(yīng)信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號發(fā)送給處理單元處理。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)的凍土凍脹融沉測量裝置，在測量時干擾了凍土的原始狀態(tài)，無法很好原型測量凍脹土產(chǎn)生凍脹及融化作用力。同時，凍土的凍脹力經(jīng)常會損壞儀器的電纜，造成測量失敗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所需要解決的技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，提供一種凍脹力測量裝置，這種凍脹力測量裝置可以原型測量出凍脹土受凍及融化以后受力大小，及位移的變化。本發(fā)明還提供這種凍脹力測量裝置的測量方法。本發(fā)明能夠原型測量凍脹土產(chǎn)生凍脹及融化作用力；同時能夠避免凍土的凍脹力損壞儀器的電纜。
[0008]完成上述發(fā)明任務(wù)的技術(shù)方案是，一種凍脹力測量裝置，該凍脹力測量裝置埋設(shè)在待測凍土中，其特征在于，該凍脹力測量裝置的底座澆筑在混凝土墩中，該底座通過傳遞桿及傳感器接頭，與傳感器測頭的一側(cè)聯(lián)接；所述傳感器測頭的另一側(cè)，通過聯(lián)通板、傳感器接頭及傳遞桿，與限位蓋及位移板聯(lián)接。
[0009]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)有以下優(yōu)化方案:
1、在底座和傳遞桿之間增加一個聯(lián)接軸、導(dǎo)向軸及聯(lián)接螺栓:在底座上固定有聯(lián)接軸，該聯(lián)接軸通過聯(lián)接螺栓聯(lián)接導(dǎo)向軸，采用的是鉸接方式，導(dǎo)向軸可以按受力方向轉(zhuǎn)動。[0010]2、在傳遞桿外部設(shè)有傳遞桿保護(hù)管。
[0011]3、在傳遞桿和傳感器之間由一塊聯(lián)通板及傳感器接頭連接，凍脹土發(fā)生凍脹及融化作用力時帶動位移板和傳遞桿產(chǎn)生力的作用，傳遞桿靠聯(lián)通板把力傳遞給傳感器，這樣就可以測量出凍脹土產(chǎn)生的凍脹力。
[0012]4、本發(fā)明傳感器采用圓柱形的力傳感器。
[0013]5、聯(lián)通板中間設(shè)有電纜孔；傳感器電纜從聯(lián)通板中間的電纜孔到傳遞桿中間穿出來，可以很好的保護(hù)儀器電纜不被損壞。
[0014]凍脹土產(chǎn)生凍脹及融化作用發(fā)生位移變化時帶動凍脹力測量裝置的位移板發(fā)生同步位移變化，進(jìn)而帶動傳遞桿發(fā)生位移變化，使凍脹力測量裝置的傳感器測頭發(fā)生受力作用，可以測量出凍脹土產(chǎn)生凍脹及融化作用時力的大小。本測量裝置由一個底座、連接軸、導(dǎo)向軸及聯(lián)接螺栓固定到傳遞桿。聯(lián)接螺栓聯(lián)接著聯(lián)接軸和導(dǎo)向軸，采用的是鉸接方式，導(dǎo)向軸可以按受力方向轉(zhuǎn)動，而傳遞桿和傳感器之間由一塊聯(lián)通板及傳感器接頭連接，凍脹土發(fā)生凍脹及融化作用力時帶動位移板和傳遞桿產(chǎn)生力的作用，傳遞桿靠聯(lián)通板把力傳遞給傳感器，這樣就可以測量出凍脹土產(chǎn)生的凍脹力。
[0015]完成本申請第二個發(fā)明目的的技術(shù)方案是，上述凍脹力測量裝置的測量方法，包括以下步驟:
(1).在需要進(jìn)行凍脹土產(chǎn)生凍脹及融化作用力測量的位置挖一個坑；
⑵.在挖好的坑里面澆筑一個混凝土墩，并在澆筑混凝土墩時預(yù)埋設(shè)凍脹力測量裝置的底座；
⑶.等混凝土澆筑初凝后，依次安裝凍脹力測量裝置的聯(lián)接軸、聯(lián)接螺栓、導(dǎo)向軸、傳遞桿、傳遞桿保護(hù)管、傳感器測頭、聯(lián)通板、位移板、限位蓋；
(4).調(diào)整導(dǎo)向軸和聯(lián)接螺栓使傳遞桿和凍脹土產(chǎn)生凍脹作用力測量方向一致；
(5).回填凍脹土，壓實使凍脹力測量裝置的位移板埋設(shè)在要測量的凍脹土里面。
[0016]重復(fù)地說，本發(fā)明的安裝設(shè)置方法是:將需要進(jìn)行凍脹土產(chǎn)生凍脹力測量的位置挖一坑，在挖好的坑內(nèi)澆筑一個混凝土墩，并把凍脹力測量裝置的底座預(yù)埋在混凝土墩里面，等混凝土澆筑完成，初凝以后，依次安裝聯(lián)接軸、聯(lián)接螺栓、導(dǎo)向軸、傳遞桿、傳遞桿保護(hù)管、傳感器測頭、聯(lián)通板、位移板、限位蓋，并按要求調(diào)整導(dǎo)向軸和聯(lián)接螺栓使傳遞桿和凍脹土產(chǎn)生凍脹作用力測量方向一致，安裝埋設(shè)完成以后，把坑填滿，壓實使凍脹力測量裝置位移板在要測量的凍脹土里面。
[0017]本發(fā)明的加工簡單，容易實現(xiàn)。本發(fā)明主要在于:改變以前無法很好原型測量凍脹土產(chǎn)生凍脹及融化作用力的現(xiàn)狀，發(fā)明一種凍脹力有效的測量裝置及其測量方法，而且這種測量裝置的結(jié)構(gòu)簡單，埋設(shè)安裝方便，測量方法便捷。本發(fā)明加工簡單，也容易實現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明凍脹力測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明導(dǎo)向軸結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明聯(lián)通板結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實施案例，對本發(fā)明方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。此處所描述的具體實施案例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]實施例1，凍脹力測量裝置及其測量方法，參照圖1，將需要進(jìn)行凍脹土產(chǎn)生凍脹作用力測量的位置挖一個坑，在挖好的坑內(nèi)澆筑一個混凝土墩，并把凍脹力測量裝置的底座I預(yù)埋在混凝土墩里面，等混凝土澆筑完成初凝以后，依次安裝聯(lián)接軸9、聯(lián)接螺栓2、導(dǎo)向軸10、傳遞桿4、傳遞桿保護(hù)管3、傳感器測頭6、聯(lián)通板7、位移板8、限位蓋11。傳感器測頭6和聯(lián)通板7之間通過聯(lián)通板7的固定螺栓孔12緊密連接；并按要求調(diào)整導(dǎo)向軸10和聯(lián)接螺栓2使傳遞桿4和凍脹土產(chǎn)生凍脹作用力測量方向一致，安裝埋設(shè)完成以后，把坑填滿，壓實使凍脹力測量裝置位移板8在要測量的凍脹土里面。
[0021]參照圖2，圖3，本發(fā)明的底座I和傳遞桿4之間增加一個聯(lián)接軸9、導(dǎo)向軸10及聯(lián)接螺栓2，聯(lián)接螺栓2聯(lián)接著聯(lián)接軸9和導(dǎo)向軸10，采用的是鉸接方式，導(dǎo)向軸10可以按受力方向轉(zhuǎn)動，而傳遞桿4和傳感器6之間由一塊聯(lián)通板7及傳感器接頭5連接，凍脹土發(fā)生凍脹及融化作用力時帶動位移板8和傳遞桿4產(chǎn)生力的作用，傳遞桿4靠聯(lián)通板7把力傳遞給傳感器6，這樣就可以測量出凍脹土產(chǎn)生的凍脹力。本發(fā)明所用的傳感器6采用圓柱形的力傳感器6，傳感器6電纜從聯(lián)通板7中間的電纜孔13到傳遞桿4中間穿出來，可以很好的保護(hù)儀器電纜不被損壞。
[0022]本發(fā)明凍脹力測量裝置加工簡單，埋設(shè)安裝方便，測量方法便捷。
【權(quán)利要求】
1.一種凍脹力測量裝置，該凍脹力測量裝置埋設(shè)在待測凍土中，其特征在于，該凍脹力測量裝置的底座澆筑在混凝土墩中，該底座通過傳遞桿及傳感器接頭，與傳感器測頭的一側(cè)聯(lián)接；所述傳感器測頭的另一側(cè)，通過聯(lián)通板、傳感器接頭及傳遞桿，與限位蓋及位移板聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凍脹力測量裝置，其特征在于，在底座和傳遞桿之間設(shè)有聯(lián)接軸、導(dǎo)向軸及聯(lián)接螺栓，其結(jié)構(gòu)是:在底座上固定有聯(lián)接軸，該聯(lián)接軸通過聯(lián)接螺栓聯(lián)接導(dǎo)向軸，采用的是鉸接方式，導(dǎo)向軸可以按受力方向轉(zhuǎn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凍脹力測量裝置，其特征在于，在傳遞桿外部設(shè)有傳遞桿保護(hù)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凍脹力測量裝置，其特征在于，在傳遞桿和傳感器之間由一塊聯(lián)通板及傳感器接頭連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凍脹力測量裝置，其特征在于，所述的傳感器采用圓柱形的力傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的凍脹力測量裝置，其特征在于，聯(lián)通板中間設(shè)有電纜孔；傳感器電纜從聯(lián)通板中間的電纜孔到傳遞桿中間穿出來。
7.權(quán)利要求1所述的凍脹力測量裝置的測量方法，包括以下步驟: (1).在需要進(jìn)行凍脹土產(chǎn)生凍脹及融化作用力測量的位置挖一個坑； ⑵.在挖好的坑里面澆筑一個混凝土墩，并在澆筑混凝土墩時預(yù)埋設(shè)凍脹力測量裝置的底座； ⑶.等混凝土澆筑初凝后，依次安裝凍脹力測量裝置的聯(lián)接軸、聯(lián)接螺栓、導(dǎo)向軸、傳遞桿、傳遞桿保護(hù)管、傳感器測頭、聯(lián)通板、位移板、限位蓋； (4).調(diào)整導(dǎo)向軸和聯(lián)接螺栓使傳遞桿和凍脹土產(chǎn)生凍脹作用力測量方向一致； (5).回填凍脹土，壓實使凍脹力測量裝置的位移板埋設(shè)在要測量的凍脹土里面。
【文檔編號】G01L5/00GK103868638SQ201410119083
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】王國利, 何寧, 曾向輝, 張桂榮, 何斌, 汪璋淳, 楊建國, 趙波, 錢亞俊, 李登華, 周彥章, 陶茂松, 陳超, 朱群峰, 孫汝建, 吳毅, 魏建魁, 方緒順 申請人:水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學(xué)研究院