一種可實現(xiàn)批量土壓力盒同時標定的試驗裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可實現(xiàn)批量土壓力盒同時標定的試驗裝置，包括底層試驗槽、多個標準試驗槽與剛性加載板；每個試驗槽底板設有四個圓形槽，土壓力盒放置于圓形槽內；土壓力盒信號傳輸線穿過線路孔引到試驗槽外部；標準試驗槽的下部裙式托盤內嵌入其它試驗槽內，可實現(xiàn)多個試驗槽的相互上下互嵌與堆疊；通過對剛性加載板的逐級加載，可實現(xiàn)對各試驗槽內批量土壓力盒的同時加載與測試。本發(fā)明所提的土壓力盒標定裝置，可同時測試、標定批量土壓力盒，大大提高了標定土壓力盒的工作效率；各標準試驗槽可隨意碼放，無先后順序、布置靈活；非工作狀態(tài)時，各構件可依次內嵌放置，總體體積小，方便搬運與堆放。
【專利說明】
一種可實現(xiàn)批量土壓力盒同時標定的試驗裝置
技術領域：
[0001] 本發(fā)明涉及土壓力盒標定裝置，屬于土工試驗技術領域，尤其涉及一種可實現(xiàn)批 量土壓力盒同時標定的試驗裝置。
【背景技術】：
[0002] 土壓力的測量是土力學實驗研究的一個重要方面，是土工測試技術中重要一環(huán)， 除了在特定情況下能通過測定土體支撐結構的變形來換算土壓力外，一般采用土壓力傳感 器即土壓力盒直接測量。
[0003] 目前土壓力盒廠家給出的土壓力盒的工作參數(shù)大多是在盒表面受均布的氣壓、水 壓或油壓下獲得。而土壓力盒的工作環(huán)境一般在室外的土介質中，測量時會受到土體性質、 土壓力盒周圍土體的密實度等各種因素的影響，可能使其測量中土壓力的實測數(shù)據出現(xiàn)失 真的情況，所以土壓力測量前應對土壓力盒進行標定，以便得到與實際工作環(huán)境相似情況 下土壓力盒的工作參數(shù)。
[0004] 嚴格來說，每個土壓力盒的工作參數(shù)均不相同，均需標定后才能使用。而目前的大 多數(shù)土壓力盒標定設備，一次試驗僅能標定一個土壓力盒，效率較低。如涉及數(shù)量較多的土 壓力盒需標定，重復試驗次數(shù)多，工作量繁重、耗時長。因此，設計一種可同時批量標定土壓 力盒的裝置及其方法十分必要。

【發(fā)明內容】
：
[0005] 為了彌補現(xiàn)有技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種可實現(xiàn)批量土壓力盒同時標定 的試驗裝置，其結構簡單，操作方便，極大提高了土壓力盒標定的工作效率。
[0006] 本發(fā)明的技術方案如下：
[0007] 可實現(xiàn)批量土壓力盒同時標定的試驗裝置，其特征在于，包括底層試驗槽、多個標 準試驗槽與剛性加載板，所述的底層試驗槽上方依次互嵌堆疊安裝有多個標準試驗槽，最 頂端的標準試驗槽槽腔內嵌入放置有剛性加載板；
[0008] 所述的底層試驗槽與標準試驗槽的底板上均勻設有四個放置槽，土壓力盒放置于 放置槽內，放置槽內設有橫向貫穿底板的線路孔，線路孔進口和出口分別在放置槽內壁、底 層試驗槽與標準試驗槽側板上;土壓力盒信號傳輸線穿過線路孔引到試驗槽外部。
[0009] 所述的可實現(xiàn)批量土壓力盒同時標定的試驗裝置，其特征在于，所述的底層試驗 槽包括底板及其外周圍板構成，外圍輪廓長度與寬度相等，高度小于長與寬，每個圍板側壁 上均設有側把手；內腔的長度與寬度相等，內部底板均勻設有兩兩相對的四個與土壓力盒 外形相配合的放置槽，放置槽為圓形槽，圓形槽內有線路孔通往底層試驗槽外部；圓形槽的 直徑略大于土壓力盒的直徑，其深度與土壓力盒的厚度相同。
[0010] 所述的可實現(xiàn)批量土壓力盒同時標定的試驗裝置，其特征在于，所述的標準試驗 槽構造及尺寸與底層試驗槽相同，標準試驗槽底板下端面設有下部裙式托盤，下部裙式托 盤與標準試驗槽底板之間設有四個小立柱。
[0011] 所述的可實現(xiàn)批量土壓力盒同時標定的試驗裝置，其特征在于，所述的下部裙式 托盤，包括底板，底板外周設有圍板，外圍輪廓長度與寬度相等，其尺寸略小于底層試驗槽 和標準試驗槽內腔尺寸，下部裙式托盤嵌入下方的底層試驗槽或者標準試驗槽的槽腔內， 相互咬合固定。
[0012] 所述的可實現(xiàn)批量土壓力盒同時標定的試驗裝置，其特征在于，所述的剛性加載 板，包括底板，底板外周設有圍板，外圍輪廓長度與寬度相等，其尺寸略小于試驗槽內部空 腔的尺寸;剛性加載板內部設兩個沿著斜對角交叉分布的肋板，肋板交叉點設有球形凹槽； 球形凹槽外周兩個肋板上對稱設有四個頂部把手。
[0013] 所述的可實現(xiàn)批量土壓力盒同時標定的試驗裝置，其特征在于，所述的底層試驗 槽、標準試驗槽、剛性加載板采用金屬材質加工成型。
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點：
[0015] ⑴、本發(fā)明可同時測試、標定批量土壓力盒，如采用1個底層試驗槽與2個標準試 驗槽進行試驗，則可放置12個土壓力盒，增加標準試驗槽的數(shù)量，可放置的土壓力盒數(shù)量將 進一步增加，從而實現(xiàn)批量試驗的效果，提高標定土壓力盒的工作效率；
[0016] (2 )、本發(fā)明試驗時，標準試驗槽可相互上下內嵌，故各標準試驗槽可隨意碼放，無 先后順序，布置靈活，方便試驗時的安裝與替換；
[0017] (3)、本發(fā)明非工作狀態(tài)時，各構件可依次內嵌放置，總體體積小、自穩(wěn)性強，方便 搬運與堆放。
【附圖說明】：
[0018] 圖1為本發(fā)明組裝前各構件的上下順序示意圖。
[0019] 圖2為本發(fā)明的底層試驗槽俯視立體圖。
[0020] 圖3為本發(fā)明的底層試驗槽仰視立體圖。
[0021 ]圖4為本發(fā)明的標準試驗槽俯視立體圖。
[0022] 圖5為本發(fā)明的標準試驗槽側視立體圖。
[0023] 圖6為本發(fā)明的剛性加載板的結構示意圖。
[0024]圖7為本發(fā)明工作時的結構示意圖。
[0025]圖8為本發(fā)明非工作時的疊放示意圖。
[0026] 附圖標記說明：
[0027] 1、底層試驗槽;2、標準試驗槽;3、剛性加載板;4、土壓力盒信號傳輸線；1-1、底板； 卜2、圍板;1_3、側把手；1_4、放置槽;1_5、線路孔;2_1、底板;2_2、圍板;2_3、側把手;2_4、放 置槽;2-5、線路孔;2-6、下部裙式托盤;2-7、立柱;3_1、底板;3-2、圍板;3-3、肋板;3-4、球形 凹槽;3-5、頂部把手。
【具體實施方式】：
[0028] 參見附圖：
[0029] 可實現(xiàn)批量土壓力盒同時標定的試驗裝置，包括底層試驗槽1、多個標準試驗槽2 與剛性加載板3，底層試驗槽1上方依次互嵌堆疊安裝有多個標準試驗槽2，最頂端的標準試 驗槽槽2腔內嵌入放置有剛性加載板3，可實現(xiàn)對各試驗槽內批量土壓力盒的同時加載與測 試；
[0030] 底層試驗槽1與標準試驗槽2的底板上均勻設有四個放置槽，土壓力盒放置于放置 槽內，放置槽內設有橫向貫穿底板的線路孔，線路孔進口和出口分別在放置槽內壁、底層試 驗槽1與標準試驗槽2側板上;土壓力盒信號傳輸線4穿過線路孔引到試驗槽外部。
[0031] 底層試驗槽1包括底板1-1及其外周圍板1-2構成，外圍輪廓長度與寬度相等，高度 小于長與寬，每個圍板側壁上均設有側把手1-3;內腔的長度與寬度相等，內部底板均勻設 有兩兩相對的四個與土壓力盒外形相配合的放置槽1 -4，放置槽1 -4為盲槽，放置槽1 -4為圓 形槽，圓形槽內有線路孔1-5通往底層試驗槽外部；圓形槽的直徑略大于土壓力盒的直徑， 其深度與土壓力盒的厚度相同。
[0032] 標準試驗槽2構造及尺寸與底層試驗槽1相同，標準試驗槽2包括底板2-1及其外周 圍板2-2構成，外圍輪廓長度與寬度相等，高度小于長與寬，每個圍板2-2側壁上均設有側把 手2-3;內腔的長度與寬度相等，內部底板均勻設有兩兩相對的四個與土壓力盒外形相配合 的放置槽2-4，放置槽2-4為盲槽，放置槽2-4為圓形槽，圓形槽內有線路孔2-5通往底層試驗 槽外部；圓形槽的直徑略大于土壓力盒的直徑，其深度與土壓力盒的厚度相同，標準試驗槽 2底板下端面設有下部裙式托盤2-6,下部裙式托盤2-6與標準試驗槽底板之間設有四個小 立柱2-7。
[0033] 下部裙式托盤2-6,包括底板，底板外周設有圍板，外圍輪廓長度與寬度相等，其尺 寸略小于底層試驗槽和標準試驗槽內腔尺寸，下部裙式托盤2-6嵌入下方的底層試驗槽1或 者標準試驗槽2的槽腔內，相互咬合固定，確保加載過程中各試驗槽的平衡與穩(wěn)定。
[0034] 剛性加載板3,包括底板3-1，底板3-1外周設有圍板3-2,外圍輪廓長度與寬度相 等，其尺寸略小于試驗槽內部空腔的尺寸;剛性加載板3內部設兩個沿著斜對角交叉分布的 肋板3-3,肋板3-3交叉點設有球形凹槽3-4,作為外部加載時的荷載作用點；球形凹槽3-4外 周兩個肋板上對稱設有頂部把手3-5,供搬運使用。
[0035] 底層試驗槽1、標準試驗槽2、剛性加載板3采用金屬材質加工成型，底層試驗槽1、 標準試驗槽2,其四周側板厚度均相同，試驗槽高度均相同。
[0036]本發(fā)明的具體工作過程如下：
[0037] (1)、將土壓力盒信號傳輸線4先穿過線路孔引到試驗槽外部，再把土壓力盒嵌入 試驗槽的相應圓形槽內，受壓面向上;土壓力盒與圓形槽的周邊間隙用熱蠟精心封固；每個 試驗槽中放置四個土壓力盒；
[0038] (2)、在嵌入土壓力盒后的底層試驗槽1、標準試驗槽2的內腔四壁涂上凡士林或其 它潤滑劑，方便后續(xù)試驗結束時土體的取出；
[0039] (3)、稱量并記錄嵌入土壓力盒后的底層試驗槽1、標準試驗槽2的總重量；
[0040] (4)、取擬測試土壓力工程地點的現(xiàn)場土樣，鋪設于各試驗槽內部，并使試驗槽內 部土體的密度、含水量等參數(shù)盡可能與現(xiàn)場一致;試驗槽內部土樣的高度，可取試驗槽內部 高度的一半;每個標準試驗槽2的內置土樣重量相同；
[0041] (5)、稱量并記錄裝入土樣后的各級試驗槽的總重量。稱量并記錄剛性加載板3的 重量；
[0042] (6)、將底層試驗槽1置于比較堅硬、平整的場地上，第一級標準試驗槽2的下部裙 式托盤2-6嵌入底層試驗槽1內腔未填土體的中上部，第二級標準試驗槽2的下部裙式托盤 2-6嵌入第一級標準試驗槽內腔未填土體的中上部，第三級標準試驗槽2的下部裙式托盤嵌 入第二級標準試驗槽2內腔未填土體的中上部，以此類推，直至把擬參與試驗的所有試驗槽 上下堆疊碼放整齊；
[0043] (7)、剛性加載板3嵌入最上面一級的標準試驗槽2內腔未填土體的中上部；
[0044] (8)、對組裝后整體構件的平整度、穩(wěn)定性進行評估;確保能夠安全開展試驗后，各 土壓力盒的信號傳輸線4與數(shù)據采集儀相連，校正調零；
[0045] (9)、使用外部加載設備，如液壓設備與千斤頂對系統(tǒng)進行加載;千斤頂?shù)募虞d端 嵌入剛性加載板3的球形凹槽3-4內，球形凹槽3-4內部涂上潤滑劑;球形凹槽3-4的設計，確 保加載過程僅施加豎向荷載，而不傳遞彎矩、扭矩等。豎向加載的大小，由加載系統(tǒng)的儀表 設定與讀取;通過采集數(shù)據與分析處理，即可完成各土壓力盒的標定測試工作，具體試驗細 節(jié)按相關規(guī)程執(zhí)行；
[0046] -般地，土壓力盒加載過程中的變形或應變可通過電阻應變儀或頻率測定儀測 定，而土壓力盒加載過程中的受力情況需通過計算得到。本發(fā)明實施過程中各土壓力盒的 應力計算方法如下：
[0047] 底層試驗槽1與標準試驗槽2內腔空間相同：記底層試驗槽1與標準試驗槽2內腔橫 截面面積(m2)為A;記底層試驗槽1與標準試驗槽2嵌入土壓力盒后的總重量(kN)分別為&、 G 2;記底層試驗槽1與標準試驗槽2裝入土樣后的總重量(kN)分別為、G2'；記剛性加載板3 的重量(kN)為G 3;記參與試驗的標準試驗槽2的數(shù)量為η;記外部豎向加載的荷載大小(kN) 為F1<3則底層試驗槽1內土壓力盒受到的應力（ 〇1)o(kPa)按式（1)確定，第一級標準試驗槽2 內土壓力盒受到的應力（〇1h(kPa)按式(2)確定，第二級標準試驗槽2內土壓力盒受到的應 力MMkPa)按式⑶確定，第k級標準試驗槽2內土壓力盒受到的應力（ 〇1)k(kPa)按式(4) 確定(2〈k〈n)，第η級標準試驗槽2內土壓力盒受到的應力(〇i) n(kPa)按式(5)確定。第一級、 第二級........第η級標準試驗槽是指自底層試驗槽起開始從下到上的標準試驗槽2的編 號。
[0053]本發(fā)明裝置在試驗過程中，應確保整個系統(tǒng)的鉛錘度與穩(wěn)定性，防止加載過程中 出現(xiàn)傾覆、倒塌等危險情況。若加載數(shù)值較大，應對試驗槽組裝系統(tǒng)進行穩(wěn)定性加固，必要 時可增設輔助支架，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。
[0054]本發(fā)明所提及的"批量"，是指同時標定的土壓力盒數(shù)量較多，一般達8個以上。如 底層試驗槽1與一個標準試驗槽2搭配進行試驗，可同時測試8個土壓力盒;底層試驗槽1與 兩個標準試驗槽2搭配進行試驗，可同時測試12個土壓力盒;底層試驗槽1與三個標準試驗 槽2搭配進行試驗，可同時測試16個土壓力盒。
[0055] 當然，雖然參與試驗的標準試驗槽2的數(shù)量越多可使放置的土壓力盒數(shù)量也越多， 但標準試驗槽2的數(shù)量越多之后，導致組裝后的試驗系統(tǒng)總高度增加，對加載系統(tǒng)的凈空要 求增加。故試驗槽的數(shù)量受制于荷載加載系統(tǒng)的凈空高度。另外，組裝后的試驗系統(tǒng)總高度 增加后，整體的穩(wěn)定性變差，試驗精度降低。故不宜組裝過多的試驗槽進行單次試驗。
[0056] 若要提高試驗效率，可使用兩套試驗槽系統(tǒng)交替參與試驗:一套組裝好的試驗槽 在加載測試的同時，另一套試驗槽在放置土壓力盒與鋪設土樣；當?shù)谝惶自囼灢蹨y試結束 移開后，隨即把組裝好的第二套試驗槽放入加載系統(tǒng)開始新的測試;第二套試驗槽在加載 測試的過程中，可對原先做好的第一套試驗槽進行清除土樣與取出土壓力盒，并再次放置 其它待測的土壓力盒并鋪設土樣。如此循環(huán)，可利用本發(fā)明所提設備在較短的時間內標定 數(shù)量較多的土壓力盒。
[0057]試驗時，若某一級試驗槽內土體的變形過大，上一級試驗槽的下部裙式托盤及立 柱完全嵌入下部試驗槽內腔，此時上下試驗槽槽壁相互接觸與抵制，導致下部試驗槽內土 體無法再壓縮，即上級試驗槽的行程達到極限。為了避免該現(xiàn)象發(fā)生，一方面可使試驗槽內 鋪設土體的高度提高一些，預留的內腔上部空間能嵌入上一級標準試驗槽2的下部裙式托 盤2-6即可;另一方面可適當增加標準試驗槽2上立柱22的長度，以增加試驗槽的壓縮行程。 [0058]試驗結束后，移除千斤頂加載系統(tǒng)，從上到下依次去除、搬離剛性加載板3、各級標 準試驗槽2,即實現(xiàn)試驗系統(tǒng)的拆解。清理去除各試驗槽內的土樣，取出已測試的土壓力盒， 清潔、整理各構件即完成該次試驗工作。
[0059] 非工作狀態(tài)時，各構件可依次內嵌放置，總體體積小、自穩(wěn)性強，方便搬運與堆放。
[0060] 本發(fā)明不局限于上述【具體實施方式】，根據上述內容，按照本領域的普通技術知識 和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術思想前提下，本發(fā)明還可以做出其它多種形式 的等效修改、替換或變更，均落在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種可實現(xiàn)批量土壓力盒同時標定的試驗裝置，其特征在于，包括底層試驗槽、多個 標準試驗槽與剛性加載板，所述的底層試驗槽上方依次互嵌堆疊安裝有多個標準試驗槽， 最頂端的標準試驗槽槽腔內嵌入放置有剛性加載板； 所述的底層試驗槽與標準試驗槽的底板上均勻設有四個放置槽，土壓力盒放置于放置 槽內，放置槽內設有橫向貫穿底板的線路孔，線路孔進口和出口分別在放置槽內壁、底層試 驗槽與標準試驗槽側板上;土壓力盒信號傳輸線穿過線路孔引到試驗槽外部。2. 根據權利要求1所述的可實現(xiàn)批量土壓力盒同時標定的試驗裝置，其特征在于，所述 的底層試驗槽包括底板及其外周圍板構成，外圍輪廓長度與寬度相等，高度小于長與寬，每 個圍板側壁上均設有側把手；內腔的長度與寬度相等，內部底板均勻設有兩兩相對的四個 與土壓力盒外形相配合的放置槽，放置槽為圓形槽，圓形槽內有線路孔通往底層試驗槽外 部；圓形槽的直徑略大于土壓力盒的直徑，其深度與土壓力盒的厚度相同。3. 根據權利要求1所述的可實現(xiàn)批量土壓力盒同時標定的試驗裝置，其特征在于，所述 的標準試驗槽構造及尺寸與底層試驗槽相同，標準試驗槽底板下端面設有下部裙式托盤， 下部裙式托盤與標準試驗槽底板之間設有四個小立柱。4. 根據權利要求3所述的可實現(xiàn)批量土壓力盒同時標定的試驗裝置，其特征在于，所述 的下部裙式托盤，包括底板，底板外周設有圍板，外圍輪廓長度與寬度相等，其尺寸略小于 底層試驗槽和標準試驗槽內腔尺寸，下部裙式托盤嵌入下方的底層試驗槽或者標準試驗槽 的槽腔內，相互咬合固定。5. 根據權利要求1所述的可實現(xiàn)批量土壓力盒同時標定的試驗裝置，其特征在于，所述 的剛性加載板，包括底板，底板外周設有圍板，外圍輪廓長度與寬度相等，其尺寸略小于試 驗槽內部空腔的尺寸；剛性加載板內部設兩個沿著斜對角交叉分布的肋板，肋板交叉點設 有球形凹槽;球形凹槽外周兩個肋板上對稱設有四個頂部把手。6. 根據權利要求1所述的可實現(xiàn)批量土壓力盒同時標定的試驗裝置，其特征在于，所述 的底層試驗槽、標準試驗槽、剛性加載板采用金屬材質加工成型。
【文檔編號】G01L25/00GK106017791SQ201610534267
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】劉潔群, 劉金龍, 吳曉琴, 王竹婷, 孫欣欣, 王桂云
【申請人】合肥學院