本發(fā)明涉及巖土工程領(lǐng)域，特別是一種封閉水壓式土壓力盒標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法。

背景技術(shù)：

在巖土工程領(lǐng)域，尤其是涉及到邊坡、基坑、護(hù)岸等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究時(shí)，常常會(huì)展開室內(nèi)模型試驗(yàn)進(jìn)行研究。其中土壓力就是試驗(yàn)的一個(gè)重要數(shù)據(jù)，土壓力盒是測(cè)量土壓力的裝置，而為了獲得準(zhǔn)確的土壓力值，土壓力盒埋設(shè)前必須要進(jìn)行標(biāo)定，所以土壓力值的準(zhǔn)確性很大程度上取決于標(biāo)定的裝置和方法。

而目前室內(nèi)模型試驗(yàn)中，土壓力盒的標(biāo)定極不規(guī)范，方法多種多樣，其中較多使用的方法是采用砂土作為傳力介質(zhì)的方法，即在土壓力盒上覆蓋一層具有一定厚度的砂土，然后在其上方進(jìn)行加壓，這種標(biāo)定方法很不規(guī)范，土壓力盒也常常會(huì)遇到受力不均的問(wèn)題，這樣都會(huì)導(dǎo)致最終標(biāo)定的結(jié)果誤差較大。

基于以上，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N封閉水壓式土壓力盒標(biāo)定裝置及其方法，其主要特征是利用封閉水壓來(lái)標(biāo)定土壓力盒，這樣完全可以解決土壓力盒受力不均的問(wèn)題，使標(biāo)定結(jié)果更加準(zhǔn)確，為試驗(yàn)提供更真實(shí)的結(jié)果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種封閉水壓式土壓力盒標(biāo)定裝置，該封閉水壓式土壓力盒標(biāo)定裝置能解決土壓力盒受力不均的問(wèn)題，使標(biāo)定結(jié)果更加準(zhǔn)確，該裝置的推廣更能使室內(nèi)試驗(yàn)土壓力盒的標(biāo)定更規(guī)范化。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種封閉水壓式土壓力盒標(biāo)定裝置，包括柔性反向加壓組件、施壓組件和測(cè)壓計(jì)。

柔性反向加壓組件包括從上至下依次同軸設(shè)置的軸向受力架、傳力板和螺紋橡膠袋；其中軸向受力架位置固定，軸向受力架底部與傳力板固定連接。

螺紋橡膠袋的頂部固定設(shè)置有頂盤，該頂盤與傳力板底部固定連接。

螺紋橡膠袋內(nèi)設(shè)置有若干根定形環(huán)，每根定形環(huán)均設(shè)置在螺紋橡膠袋的螺紋處。

螺紋橡膠袋底部開口設(shè)置，底部開口處固定設(shè)置有底環(huán)。

底環(huán)底部固定連接有上連接環(huán)；螺紋橡膠袋上部或頂部還設(shè)置有進(jìn)水孔。

施壓組件包括底座、升降桿、升降板和升降驅(qū)動(dòng)裝置。

升降桿的底端伸入底座內(nèi)，并與設(shè)置在底座上的升降驅(qū)動(dòng)裝置相連接；升降桿的頂端固定設(shè)置所述升降板；升降桿和升降板能在升降驅(qū)動(dòng)裝置的作用下進(jìn)行升降。

升降板頂部設(shè)置有與上連接環(huán)密封可拆卸連接的下連接環(huán)；升降板的側(cè)壁上設(shè)置有出線孔一、出水孔和出線孔二，出水孔內(nèi)設(shè)置有密封塞。

下連接環(huán)內(nèi)設(shè)置有土壓力盒槽和測(cè)壓孔；土壓力盒放置于土壓力盒槽內(nèi)，土壓力盒線從出線孔一中密封穿出。

測(cè)壓計(jì)包括測(cè)壓探頭和與測(cè)壓探頭相連接的壓力表，測(cè)壓探頭放置在測(cè)壓孔內(nèi)，測(cè)壓探頭接線從出線孔二內(nèi)密封穿出并與壓力表相連接。

放置在測(cè)壓孔內(nèi)的測(cè)壓探頭與放置在土壓力盒槽內(nèi)的土壓力盒位于同一高度。

所述軸向受力架的高度能夠升降并固定。

所述軸向受力架套裝在若干根絲桿上，軸向受力架能沿絲桿上下滑移并鎖定；每根絲桿的另一端均固定在底座上。

所述出線孔一和出線孔二內(nèi)均設(shè)置有收縮螺桿，收縮螺桿為中空結(jié)構(gòu)，收縮螺桿的自由端由至少兩片圓弧瓣片圍合形成；土壓力盒線和測(cè)壓探頭線均能中收縮螺桿的中空腔中穿出，收縮螺桿自由端的外周套裝有螺帽。

位于收縮螺桿中空腔內(nèi)的土壓力盒線和測(cè)壓探頭線外周均纏繞有防水膠帶。

螺紋橡膠袋的外周設(shè)置有護(hù)板。

護(hù)板有兩塊，每塊護(hù)板均為圓弧形。

本發(fā)明還提供一種封閉水壓式土壓力盒的標(biāo)定方法，該封閉水壓式土壓力盒的標(biāo)定方法能解決土壓力盒受力不均的問(wèn)題，使標(biāo)定結(jié)果更加準(zhǔn)確，該裝置的推廣更能使室內(nèi)試驗(yàn)土壓力盒的標(biāo)定更規(guī)范化。

一種封閉水壓式土壓力盒的標(biāo)定方法，包括如下步驟。

步驟1：施壓組件組裝與滲水檢測(cè)：操作升降驅(qū)動(dòng)裝置，使升降板升降至設(shè)定位置；接著將需要標(biāo)定的土壓力盒放進(jìn)土壓力盒槽中，且使受力面朝上；同時(shí)將土壓力盒線從出線孔一內(nèi)收縮螺桿的中空腔中穿出，且使位于收縮螺桿中空腔內(nèi)的土壓力盒線外周包裹防水膠帶；接著將測(cè)壓探頭放置在測(cè)壓孔中，且測(cè)壓探頭與土壓力盒位于同一高度；同時(shí)將測(cè)壓探頭接線從出線孔二內(nèi)收縮螺桿的中空腔中穿出，且使位于收縮螺桿中空腔內(nèi)的測(cè)壓探頭接線外周包裹防水膠帶；然后用螺帽將兩根收縮螺桿擰緊，并向升降板內(nèi)注水，進(jìn)行施壓組件的滲水檢測(cè)。

步驟2，施壓組件與柔性反向加壓組件組裝及壓力表校零：將螺紋橡膠袋下端的上連接環(huán)與位于升降板頂部的下連接環(huán)密封連接；然后將壓力表校零，并對(duì)土壓力盒讀取初始讀數(shù)。

步驟3，打開進(jìn)水孔，向螺紋橡膠袋中注水，直至水滿，然后將進(jìn)水孔封閉，此時(shí)，再對(duì)土壓力盒和壓力表進(jìn)行讀數(shù)并比對(duì)。

步驟4，加壓標(biāo)定：先根據(jù)土壓力盒的實(shí)際量程，設(shè)置若干個(gè)壓力標(biāo)定點(diǎn)；然后通過(guò)驅(qū)動(dòng)升降驅(qū)動(dòng)裝置，使升降板高度上升，升降板上升會(huì)使螺紋橡膠袋體積壓縮，螺紋橡膠袋內(nèi)部的水壓則會(huì)相應(yīng)的升高，螺紋橡膠袋壓縮越大，螺紋橡膠袋內(nèi)的水壓將越高；當(dāng)螺紋橡膠袋內(nèi)的水壓每升高到一個(gè)壓力標(biāo)定點(diǎn)時(shí)，升降板將停止上升，對(duì)土壓力盒和壓力表進(jìn)行一次讀數(shù)并比對(duì)；直至所有壓力標(biāo)定點(diǎn)均進(jìn)行度數(shù)并比對(duì)完成；最后根據(jù)各個(gè)壓力標(biāo)定點(diǎn)的比對(duì)結(jié)果，作出綜合標(biāo)定結(jié)果判定。

所述步驟2中，螺紋橡膠袋下端的上連接環(huán)與位于升降板頂部的下連接環(huán)通過(guò)螺紋連接，并在連接處設(shè)置密封橡膠圈。

所述步驟4中，升降驅(qū)動(dòng)裝置為與升降桿相連接的手輪。

本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)與方法后，通過(guò)螺紋橡膠袋與升降板螺紋封閉連接，在螺紋橡膠袋內(nèi)構(gòu)成封閉空間，再通過(guò)螺紋橡膠袋頂盤的進(jìn)水孔向袋內(nèi)注水，注滿為止，再封閉進(jìn)水孔；通過(guò)升降板的上升來(lái)改變槽內(nèi)土壓力盒所受的壓力，壓力表測(cè)量與土壓力盒相對(duì)應(yīng)位置的壓力值，以此來(lái)完成土壓力盒的標(biāo)定。

由于傳統(tǒng)的標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法采用了砂土介質(zhì)進(jìn)行傳壓，在傳壓過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力擴(kuò)散的現(xiàn)象，導(dǎo)致加壓和土壓力盒實(shí)際所受壓力不等，此外砂土介質(zhì)面的平整性對(duì)傳力是否均勻有很大影響。相比傳統(tǒng)的砂土介質(zhì)傳壓方法，本發(fā)明的裝置及其方法采用水壓傳力，水壓在相同水平面的相鄰區(qū)域其壓力是相等的，這就保證了土壓力盒受力的均勻性和測(cè)壓計(jì)讀數(shù)的可靠性，

總之，本發(fā)明的裝置及其方法不僅完全解決土壓力盒受力不均的問(wèn)題，還能使標(biāo)定結(jié)果更加準(zhǔn)確，為試驗(yàn)提供更真實(shí)的結(jié)果，同時(shí)使室內(nèi)試驗(yàn)中的土壓力盒標(biāo)定更加規(guī)范化。

附圖說(shuō)明

圖1顯示了本發(fā)明一種封閉水壓式土壓力盒標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2顯示了封閉水壓式土壓力盒標(biāo)定裝置的俯視圖。

圖3顯示了升降板的俯視圖。

圖4顯示了土壓力盒的示意圖。

圖5顯示了收縮螺桿及螺帽的機(jī)構(gòu)示意圖。

圖6顯示了封閉水壓式土壓力盒標(biāo)定裝置的標(biāo)定過(guò)程示意圖。

其中有：1—軸向受力架；2—絲桿；3—底座；4—手輪；5—升降桿；6—升降板；7—出線孔一；7-1—收縮螺桿；7-2—螺帽；8—出水孔；9—壓力表；10—上連接環(huán)；11—螺紋橡膠袋；12—定形環(huán)；13—底環(huán)；14—護(hù)板；15—頂盤；16—進(jìn)水孔；17—傳力板；18—測(cè)壓孔；19—土壓力盒槽；20—土壓力盒；21—土壓力盒線；22—防水膠帶；23—下連接環(huán)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體較佳實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1至圖5所示，一種封閉水壓式土壓力盒標(biāo)定裝置，包括柔性反向加壓組件、施壓組件和測(cè)壓計(jì)。

柔性反向加壓組件包括從上至下依次同軸設(shè)置的軸向受力架1、傳力板17和螺紋橡膠袋11。

上述軸向受力架位置固定，但軸向受力架的高度是可以固定不變，也可以進(jìn)行變化。本發(fā)明中軸向受力架的高度優(yōu)選能夠升降并固定。

進(jìn)一步，軸向受力架的高度具體升降方式為：軸向受力架套裝在若干根絲桿2上，軸向受力架能沿絲桿上下滑移并鎖定；每根絲桿的另一端均固定在以下所述的底座3上。

軸向受力架底部與傳力板17固定連接。

螺紋橡膠袋的頂部固定設(shè)置有頂盤15，該頂盤與傳力板底部固定連接。優(yōu)選，頂盤的面積大于傳力板的面積，在頂板上設(shè)置有伸入螺紋橡膠袋內(nèi)部的進(jìn)水孔16。作為替換，進(jìn)水孔16也可以設(shè)置在螺紋橡膠袋的側(cè)壁上。

螺紋橡膠袋內(nèi)設(shè)置有若干根定形環(huán)12，每根定形環(huán)均設(shè)置在螺紋橡膠袋的螺紋處。優(yōu)選，在螺紋橡膠袋的每個(gè)螺紋處均設(shè)置一根定形環(huán)。

螺紋橡膠袋的外周優(yōu)選設(shè)置有護(hù)板。護(hù)板優(yōu)選有兩塊，每塊護(hù)板均為優(yōu)選圓弧形。兩塊圓弧形的護(hù)板圍合在螺紋橡膠袋的外周，兩塊護(hù)板的圍合處具有縫隙，該縫隙的寬度優(yōu)選大于軸向受力架的寬度。

螺紋橡膠袋底部開口設(shè)置，底部開口處固定設(shè)置有底環(huán)13。

底環(huán)底部固定連接有上連接環(huán)10。上連接環(huán)10的內(nèi)壁面或外壁面優(yōu)選設(shè)置有螺紋。

施壓組件包括底座3、升降桿5、升降板6和升降驅(qū)動(dòng)裝置。

升降桿的底端伸入底座內(nèi)，并與設(shè)置在底座上的升降驅(qū)動(dòng)裝置相連接。升降驅(qū)動(dòng)裝置優(yōu)選為與升降桿相連接的手輪4。作為替換，升降驅(qū)動(dòng)裝置也可以電機(jī)或氣缸等其他驅(qū)動(dòng)裝置，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

升降桿的頂端固定設(shè)置所述升降板；升降桿和升降板能在升降驅(qū)動(dòng)裝置的作用下進(jìn)行升降。

升降板頂部設(shè)置有與上連接環(huán)密封可拆卸連接的下連接環(huán)23；下連接環(huán)的內(nèi)壁面或外壁面也優(yōu)選設(shè)置螺紋，上連接環(huán)與下連接環(huán)優(yōu)選通過(guò)螺紋連接，并在連接處設(shè)置密封橡膠圈。

升降板的側(cè)壁上設(shè)置有出線孔一7、出水孔8和出線孔二，出水孔內(nèi)設(shè)置有密封塞，出水孔是在標(biāo)定完后進(jìn)行排水使用的。

下連接環(huán)內(nèi)設(shè)置有土壓力盒槽19和測(cè)壓孔18。

土壓力盒20的結(jié)構(gòu)如圖4所示，將土壓力盒放置于土壓力盒槽內(nèi)，土壓力盒線21從出線孔一中密封穿出。

測(cè)壓計(jì)包括測(cè)壓探頭和與測(cè)壓探頭相連接的壓力表9，測(cè)壓探頭放置在測(cè)壓孔內(nèi)，測(cè)壓探頭接線從出線孔二內(nèi)密封穿出并與壓力表相連接。壓力表用來(lái)測(cè)量與土壓力盒相應(yīng)位置處的壓力值。

放置在測(cè)壓孔內(nèi)的測(cè)壓探頭與放置在土壓力盒槽內(nèi)的土壓力盒位于同一高度。

上述出線孔一和出線孔二內(nèi)均優(yōu)選設(shè)置有收縮螺桿7-1，收縮螺桿為中空結(jié)構(gòu)，收縮螺桿的自由端由至少兩片圓弧瓣片圍合形成；土壓力盒線和測(cè)壓探頭線均能中收縮螺桿的中空腔中穿出，收縮螺桿自由端的外周套裝有螺帽7-2。

用螺帽擰緊收縮螺桿，收縮螺桿的兩瓣就會(huì)合緊，以達(dá)到封閉對(duì)應(yīng)出線孔的目的

位于收縮螺桿中空腔內(nèi)的土壓力盒線和測(cè)壓探頭線外周均纏繞有防水膠帶22。

一種封閉水壓式土壓力盒的標(biāo)定方法，包括如下步驟。

步驟1：施壓組件組裝與滲水檢測(cè)：操作升降驅(qū)動(dòng)裝置，使升降板升降至設(shè)定位置；接著將需要標(biāo)定的土壓力盒放進(jìn)土壓力盒槽中，且使受力面朝上；同時(shí)將土壓力盒線從出線孔一內(nèi)收縮螺桿的中空腔中穿出，且使位于收縮螺桿中空腔內(nèi)的土壓力盒線外周包裹防水膠帶；接著將測(cè)壓探頭放置在測(cè)壓孔中，且測(cè)壓探頭與土壓力盒位于同一高度；同時(shí)將測(cè)壓探頭接線從出線孔二內(nèi)收縮螺桿的中空腔中穿出，且使位于收縮螺桿中空腔內(nèi)的測(cè)壓探頭接線外周包裹防水膠帶；然后用螺帽將兩根收縮螺桿擰緊，并向升降板內(nèi)注水，進(jìn)行施壓組件的滲水檢測(cè)。

步驟2，施壓組件與柔性反向加壓組件組裝及壓力表校零：將螺紋橡膠袋下端的上連接環(huán)與位于升降板頂部的下連接環(huán)密封連接，如圖6中的6-1所示。然后將壓力表校零，并對(duì)土壓力盒讀取初始讀數(shù)。

步驟3，打開進(jìn)水孔，向螺紋橡膠袋中注水，直至水滿，然后將進(jìn)水孔封閉，此時(shí)，再對(duì)土壓力盒和壓力表進(jìn)行讀數(shù)并比對(duì)。

步驟4，加壓標(biāo)定：先根據(jù)土壓力盒的實(shí)際量程，設(shè)置若干個(gè)壓力標(biāo)定點(diǎn)；然后通過(guò)驅(qū)動(dòng)升降驅(qū)動(dòng)裝置，使升降板高度上升，上升過(guò)程如圖6中的6-2所示。升降板上升會(huì)使螺紋橡膠袋體積壓縮，螺紋橡膠袋內(nèi)部的水壓則會(huì)相應(yīng)的升高，螺紋橡膠袋壓縮越大，螺紋橡膠袋內(nèi)的水壓將越高；當(dāng)螺紋橡膠袋內(nèi)的水壓每升高到一個(gè)壓力標(biāo)定點(diǎn)時(shí)，升降板將停止上升，對(duì)土壓力盒和壓力表進(jìn)行一次讀數(shù)并比對(duì)；直至所有壓力標(biāo)定點(diǎn)均進(jìn)行度數(shù)并比對(duì)完成；最后根據(jù)各個(gè)壓力標(biāo)定點(diǎn)的比對(duì)結(jié)果，作出綜合標(biāo)定結(jié)果判定。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種等同變換，這些等同變換均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。