CN113945193A - 一种土工试验土体分层沉降测量装置及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土工试验土体分层沉降测量装置及测量方法,涉及土工试验分层沉降测量装置领域,解决了土工模型试验中难以分层测量土体沉降等问题。其技术方案要点包括底座,储水箱和水压检测组件,所述底座为储水箱提供水平放置台;所述水压检测组件包括沉降板,若干根可伸缩软管和水压力传感器,所述水压力传感器位于可伸缩软管底端内部并与沉降板焊接连接,所述可伸缩软管与沉降板焊接连接形成密封结构。技术效果是通过分别测量基准位和测量点处的水压力,从而实现把对土体沉降的测量装换为对***内水压力的测量并通过水压力传感器输出和采集。利用所述土体分层沉降测量装置可分析桩间土与刚性桩差异性沉降、刚柔性桩差异性沉降等。
Description
技术领域
本发明涉及土工试验设备领域,特别涉及一种土工试验土体分层沉降测量装置及测量方法。
背景技术
我国东部沿海地区广泛分布有软土土层,由于软土具有孔隙比大、含水率高、压缩性高但抗剪强度低等特点,位于软土土层上的建筑物易出现不规则沉降,造成建筑物墙体开裂等现象,给建筑物在规定使用年限内的质量问题带来很大挑战。为了保证建筑物的安全性,对地基或桩基土层的沉降检测显得尤为重要。由于现场实验耗资巨大,试验难度高,现场试验条件复杂等原因,室内模型试验已经成为岩土工程试验研究的主流方法。通常的岩土工程模型试验不仅需要测量土体整体沉降,往往还需要对不同土层进行分层沉降测量,以便于研究不同土层的沉降特性。
申请公布号为CN105424910A,申请公布日为2016年3月23日的中国专利公开了一种土体分层沉降测量装置,包括沉降测量组件,加压装置和模型箱。其原理是利用定位杆对沉降管进行定位,加压装置对土层加压时,不同外径的沉降管会随着对土体的加压而下沉,从而达到分层沉降测量的目的。
现有技术的不足之处在于,加载过程中荷载过大或出现偏心时,定位杆会发生倾斜从而造成较大的误差;定位滑道随着使用时间的增加会出现滑动阻力增加的情况,影响沉降管自由沉降;该装置不能用于测量横向加载时土层的沉降情况,适用的试验工况比较有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种土工试验土体分层沉降测量装置,其具有可以分层测量不同深度土层沉降的功能,针对不同土层的沉降情况来分析土层沉降特性,进而提出优化桩基设计方法的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种土工试验土体分层沉降测量装置,包括底座,储水箱,放置台,水平装置和水压检测组件,所述水压检测组件包括沉降板,若干根可伸缩软管和水压力传感器,所述水压力传感器分别置于可伸缩软管底端内部和所述储水箱底部;所述沉降板位于所述水压力传感器下部。
通过采用上述技术方案,实验中各个土层会产生不同的位移,固定在可伸缩软管下端的沉降板可在土层发生沉降时跟随土层移动,导致可伸缩软管底部水压发生变化,进而水压检测组件测量到不同的水压,通过公式 换算得出土层实际的位移量。相比传统的测量方式,该装置采用水压换算得到沉降值,量程更大;水压力传感器精度高,测量所得的结果更加精准,且能较好的避免对土层产生挤土效应。
进一步设置:所述沉降板与所述水压力传感器焊接连接,所述沉降板与可伸缩软管下端焊接形成密封结构。
通过采用上述技术方案,水压力传感器与沉降板焊接连接有效防止了实验中沉降板脱落对实验造成的影响;同时沉降板与可伸缩软管形成密封结构防止实验中出现漏水现象,影响实验结果。
进一步设置:所述放置台为中部下凹形成周向限位的台座;所述水平装置包括位于所述放置台前端中部的气泡水平仪,所述气泡水平仪为万向水平仪。
通过采用上述技术方案,中部下凹形成周向限位的台座能牢固地固定住储水箱,避免实验中水箱左右晃动影响实验结果,位于放置台平台上部的万向水平仪用来判断底座是否水平,防止由于底座的倾斜导致储水箱倾斜而产生的水压误差。
进一步设置:所述底盘上表面连接有支撑脚,所述支撑脚与底盘焊接连接,所述支撑脚位于所述放置台下部设置多个,形成供储水箱放置的底座。
通过采用上述技术方案支撑脚下面的底盘能够增大与试验土层的接触面积,有效避免试验中由于若干个支撑脚不均匀陷入土层导致装置整体倾斜而产生的误差。
进一步设置:所述储水箱位于所述放置台上部,所述储水箱顶板设有进水口,底板设有若干个与所述水压检测组件连接的出水口。
通过采用上述技术方案,透明的储水箱方便在实验中观察水位的变化以及水面是否平整,在水面出现倾斜时及时调整底座保证水压测量的准确性,水压检测组件与水箱出水口通过螺纹连接保证了实验过程中不会出现漏水现象,保证了实验的精确性;同时位于进水口上部的顶盖防止了实验中由于水分蒸发造成的误差。
进一步设置:所述沉降板为正方形薄片,所述沉降板为不锈钢耐腐蚀材质。
通过采用上述技术方案,沉降板能更好的随着土层沉降,提高了实验的精确度。
本发明的目的是提供一种土工试验土体分层沉降测量方法,其具有可以分层测量不同深度土层沉降的功能,针对不同土层的沉降情况来分析土层沉降特性,进而提出优化桩基设计方法的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种土工试验土体分层沉降测量方法:其特征在于:按照以下步骤进行:
S1准备阶段
S1.1土工实验确定土和砂的粒径及含水率,初步预判土体分层沉降范围;
S1.2选择合适量程的水压力传感器并固定在沉降板中心位置,将沉降板与可伸缩软管连接形成密封结构;
S1.3将水通过储水箱进水口灌注至预设水位;
S2调整阶段
S2.1分层填土时,在相应待测土层分隔处水平放置沉降板;
S2.2继续覆盖填土至预定高度,压实至所需密实度;
S2.3连接实验仪器,调整实验仪器参数;
S3测量阶段
S3.1实验中将基准测点放置于储水箱底部,作为参照。测量点放置于沉降测量点。测量点与水箱底部初始高差为h1,此时测量点水压力为P1,水箱底部基准点水压力为P,根据水压力计算公式得在时间i下测量点发生沉降,此时测得测量点水压为Pi,则 则该层土层总沉降
综上所述,本发明具有以下有益效果:
1.底盘,支撑脚和放置台三者连接牢固,能为储水箱提供一个绝对水平的底座,保证实验中储水箱水面水平,减少实验中晃动产生的误差,保证了实验数据的准确性。
2.储水箱箱体坚固透明,在实验加载过程中能直观观察到储水箱内部情况,当储水箱水面出现倾斜时可以及时发现并矫正,有效防止后续计算沉降时产生较大的误差。
3.可伸缩软管、水压传感器和沉降板组成水压检测组件,沉降板板厚较薄且可伸缩软管管径较小,有效减弱了挤土效应对实验数据的影响,且水压传感器精度高,可以检测出更准确的数值,保证实验的精度,同时沉降板面积较大,能够更好的随着所在土层的沉降而沉降。
附图说明
图1是第一种优选实施方式下的结构示意图;
图2是第一种优选实施方式下的测量示意图;
图中,1、底座;11、底盘;12、支撑脚;2、储水箱;21、进水口;22、出水口;23、顶盖;3、水压检测组件;31、可伸缩软管;32、水压力传感器;33、沉降板;4、放置台;5、水平装置;51、万向水平仪。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明
第一种优选实施方式:
一种土工实验土体分层沉降测量装置,如图1和图2所示,包括用来保持装置水平的底座1和放置台4,底座1包括设于放置台4底部的支撑脚12和设于支撑脚12底部的底盘11,给装置提供稳定的支撑。
如图1所示,还包括安装至放置台4平台上的水平装置5,水平装置5包括万向水平仪51,用于在实验过程中校验储水箱2是否保持水平,若实验中储水箱2水面出现倾斜,应及时调整支撑脚位置,保持水面水平。
如图1所示,底座1上放置有储水箱2,储水箱2上部设有进水口21,储水箱2底部设有若干个出水口22,储水箱2中的水在实验开始前通过附近水龙头预装至设定水位处。
储水箱2底部还设有水压检测组件3,水压检测组件3包括可伸缩软管31、沉降板33和水压力传感器32,可伸缩软管31上端通过螺纹与储水箱出水口22密封连接,从而保证实验过程中不会出现漏水等情况。水压力传感器32安装在可伸缩软管31下端内部,用于测量可伸缩软管31底部水压。沉降板33位于水压力传感器32下部;同时可伸缩软管31和沉降板33连接形成密封结构。
如图1所示,储水箱2中的水通过出水口22进入可伸缩软管31到达可伸缩软管31底部,从而在实验过程中随着沉降板33的沉降,位于可伸缩软管31底端内部的水压力传感器32可以检测到水压的变化。
实验中埋设于不同土层交界处的水压力传感器32测量到不同位置水压的变化,进而通过土层发生沉降前后水压力值的不同,可以方便的换算得到沉降值。
第二种优选实施方式:
一种土工实验土体分层沉降测量方法:
S1.准备阶段
S1.1土工实验确定土和砂的粒径及含水率,初步预判土体分层沉降范围;
S1.2选择合适量程的水压力传感器并固定在沉降板中心位置,将沉降板与可伸缩软管连接形成密封结构。
S1.3将水通过储水箱进水口灌注至预设水位;
S2.调整阶段
S2.1分层填土时,在相应待测土层分隔处水平放置沉降板;
S2.2继续覆盖填土至预定高度,压实至所需密实度;
S2.3连接实验仪器,调整实验仪器参数;
S3实验阶段
S3.1实验中将基准测点放置于储水箱底部,作为参照。测量点放置于沉降测量点。测量点与水箱底部初始高差为h1,此时测量点水压力为P1,水箱底部基准点水压力为P,根据水压力计算公式得在时间i下测量点发生沉降,此时测得测量点水压为Pi,则则该层土层总沉降
S4结束阶段
S4.1实验结束后对数据进行处理。
传统测量方法与上述测量方法测量对比数据如表1:
表1:传统测量方法与本专利测量分层沉降对比表
根据表1的沉降值数据,可以得出,在室内模型试验竖向循环加载工况下土层分层沉降值受测量方法影响比较大,本专利方法依靠高精度水压力传感器32能够实现较高的测量精度,从而得出精度更高的沉降值;且采用本专利方法测量时量程较大,沉降测量范围很大;沉降板埋置方便,挤压土层产生的的影响较小。
上述的实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种土工试验土体分层沉降测量装置,其特征在于:包括底座(1)、储水箱(2)、放置台(4)和放置台(4)上部的水平装置(5),所述放置台(4)下部还设有水压检测组件(3);所述水压检测组件(3)包括沉降板(33)、若干根可伸缩软管(31)和水压力传感器(32),所述水压力传感器(32)分别置于可伸缩软管(31)底端内部和所述储水箱(2)底部;所述沉降板(33)位于所述水压力传感器(32)下部。
2.根据权利要求1所述的一种土工试验土体分层沉降测量装置,其特征在于:所述沉降板(33)与所述水压力传感器(32)焊接连接,所述沉降板(33)与可伸缩软管(31)下端焊接形成密封结构。
3.根据权利要求1所述的一种土工试验加压装置,其特征在于:所述水平装置(5)包括位于所述放置台(4)前端中部的万向水平仪(51)。
4.根据权利要求1所述的一种土工试验加压装置,其特征在于:所述底座(1)包括支撑脚(12)和底盘(11),所述支撑脚(12)下端与底盘(11)焊接连接,所述支撑脚(12)上端与所述放置台(13)焊接连接,所述支撑脚(12)沿所述放置台(13)外圈设置多个,形成供所述储水箱(2)放置的底座(1)。
5.根据权利要求1所述的一种土工试验土体分层沉降测量装置,其特征在于:所述放置台(4)为中部下凹形成周向限位结构。
6.根据权利要求1所述的一种土工试验土体分层沉降测量装置,其特征在于:所述储水箱(2)位于所述放置台(4)上部,所述储水箱(2)顶板设有进水口(21),底板设有若干个与所述水压检测组件(3)连接的出水口(22)。
7.根据权利要求6所述的一种土工试验土体分层沉降测量装置,其特征在于:所述进水口(21)上部设有顶盖(23),所述顶盖(23)与所述储水箱(2)通过螺纹连接。
8.根据权利要求1所述的一种土工试验土体分层沉降测量装置,其特征在于:所述沉降板(33)为正方形薄片。
9.一种土工试验土体分层沉降测量方法,其特征在于:按照以下步骤进行:
S1准备阶段
S1.1土工实验确定土和砂的粒径及含水率,初步预判土体分层沉降范围;
S1.2选择合适量程的水压力传感器并固定在沉降板中心位置,将沉降板与可伸缩软管连接形成密封结构;
S1.3将水通过储水箱进水口灌注至预设水位;
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S3.1实验中将基准测点放置于储水箱底部,作为参照。测量点放置于沉降测量点。测量点与水箱底部初始高差为h1,此时测量点水压力为P1,水箱底部基准点水压力为P,根据水压力计算公式得在时间i下测量点发生沉降,此时测得测量点水压为Pi,则则该层土层总沉降
S3.2通过数采仪记录测量数据。
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