一種可量測靜止土壓力系數(shù)和小應(yīng)變剪切模量的固結(jié)儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖土試驗(yàn)研宄技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種可量測靜止土壓力系數(shù)和小應(yīng)變剪切模量的固結(jié)儀。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國城市建設(shè)的飛速發(fā)展，城市化的進(jìn)程促進(jìn)了大城市在數(shù)量和規(guī)模上的急劇發(fā)展。人們將不斷拓展新的生存空間，開發(fā)不斷深入巖土體的地下空間并修建越來越高的超高層建筑。為這些工程保障安全性和經(jīng)濟(jì)性，在計(jì)算分析時(shí)需要的精度越來越高，提高計(jì)算精度所需考慮的因素眾多，其中一個(gè)關(guān)鍵且丞待研宄的因素就是各向異性對(duì)土體性狀的影響。
[0003]土體是大自然的產(chǎn)物，在重力作用下沉積形成時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的初始各向異性。初始各向異性對(duì)于土的變形和強(qiáng)度具有較大的影響。此外，目前對(duì)由于應(yīng)力加卸載等引起的誘發(fā)各向異性以及初始各向異性和誘發(fā)各向異性間的內(nèi)在聯(lián)系缺乏科學(xué)的認(rèn)識(shí)。
[0004]在日益復(fù)雜的工程背景下，如何定量描述兩種不同的各向異性并恰當(dāng)合理地區(qū)分兩種不同各向異性下土體的特性，是土力學(xué)科學(xué)研宄的重要內(nèi)容，也是解決工程實(shí)際問題的迫切需要。目前以小應(yīng)變剪切模量的各向異性來定量表征土體的各向異性程度是一種適合的方法，但是對(duì)小應(yīng)變剪切模量的各向異性特性與土體應(yīng)力各向異性、土體結(jié)構(gòu)初始各向異性和誘發(fā)各向異性的內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識(shí)非常有限。
[0005]此外，由傳統(tǒng)試驗(yàn)儀器確定靜止土壓力系數(shù)這一重要參數(shù)時(shí)存在幾個(gè)較為突出的問題，包括:文獻(xiàn) “Okochi, Y.，Tatsuoka, F.: Some factors affecting KO-values ofsand measured in triaxial cell.Soils Found.24 (3)，52 - 68 (1984)，，提到的三軸儀或平面應(yīng)變固結(jié)儀中側(cè)邊應(yīng)變過大而不能實(shí)現(xiàn)完全側(cè)限條件，文獻(xiàn)“Takashi，T，Yoshiaki,K.:KOconsolidat1n of undisturbed clays by means of triaxial cell.SoilsFound.31 (3), 127 - 137 (1991) ”提到的三軸儀的橡皮膜與土樣之間的排水壁紙柔度過大，文獻(xiàn)“Yamamuro, J.A., Bopp, P.A., Lade, P.V.: One-dimens1nal compress1n of sands athigh pressures.J.Geotech.Eng.122(2)，147 - 154(1996) ”提到的固結(jié)儀不能較精確地測定水平向應(yīng)力且在卸載過程中環(huán)體存在殘余應(yīng)變等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種操作簡單、功能多樣、試驗(yàn)精度高、誤差小的可量測靜止土壓力系數(shù)和小應(yīng)變剪切模量的固結(jié)儀。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0008]一種可量測靜止土壓力系數(shù)和小應(yīng)變剪切模量的固結(jié)儀包括:
[0009]裝有土樣且設(shè)有用于連接加載裝置的加載板的固結(jié)儀容器；
[0010]對(duì)稱設(shè)置在固結(jié)儀容器左右側(cè)面、上下側(cè)面內(nèi)壁的兩對(duì)薄膜壓力傳感器；
[0011]對(duì)稱設(shè)置在固結(jié)儀容器六個(gè)側(cè)面槽洞中的三對(duì)彎曲元波速測試元件；
[0012]內(nèi)嵌于固結(jié)儀容器前側(cè)面的有機(jī)玻璃觀測窗；
[0013]通過薄膜壓力傳感器量測土體水平和豎直方向上的應(yīng)力并得到土體靜止土壓力系數(shù)，通過彎曲元波速測試元件測量土體剪切波速并得到各向異性土體的小應(yīng)變剪切模量，通過有機(jī)玻璃觀測窗觀察試驗(yàn)過程中土體組構(gòu)各向異性的發(fā)展情況。
[0014]所述固結(jié)儀容器為立方體結(jié)構(gòu)，還包括容器主體和可拆卸側(cè)板，所述容器主體由三塊固定側(cè)板和一塊固定底板組成，構(gòu)成固結(jié)儀容器的前后側(cè)面、左側(cè)面和下側(cè)面，所述可拆卸側(cè)板與容器主體連接，構(gòu)成固結(jié)儀容器的右側(cè)面，所述加載板設(shè)于固結(jié)儀容器中土樣上部，構(gòu)成固結(jié)儀容器的上側(cè)面。
[0015]所述可拆卸側(cè)板與容器主體通過若干垂直于固定側(cè)板的螺栓相連接。
[0016]所述三對(duì)彎曲元波速測試元件通過相應(yīng)的槽洞調(diào)節(jié)插入土樣的深度。
[0017]所述兩對(duì)薄膜壓力傳感器通過膠水粘貼于固結(jié)儀容器內(nèi)壁。
[0018]所述固結(jié)儀容器各側(cè)面和有機(jī)玻璃觀測窗的厚度均為15-20mm。
[0019]所述加載板通過中心處的加載凸起桿連接加載裝置。
[0020]還包括配合有機(jī)玻璃觀測窗進(jìn)行土樣觀測的數(shù)碼相機(jī)。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0022]I)固結(jié)儀容器采用容器主體、可拆卸側(cè)板以及加載板的可自由拆卸組合結(jié)構(gòu)，可利用此特點(diǎn)通過在填制土樣時(shí)旋轉(zhuǎn)容器生成不同初始各向異性的土樣。
[0023]2)固結(jié)儀在三個(gè)應(yīng)力主方向上設(shè)有三對(duì)彎曲元波速測試元件，測量土體剪切波速即小應(yīng)變剪切模量的各向異性。一方面可用于分析一維固結(jié)中土體各向異性對(duì)小應(yīng)變剪切模量的影響，另一方面可利用小應(yīng)變剪切模量各向異性來定量表征土樣的各向異性，包括初始各向異性和誘發(fā)各向異性。
[0024]3)固結(jié)儀采用貼于容器內(nèi)壁的薄膜壓力傳感器直接測定水平和豎向壓力并計(jì)算靜止土壓力系數(shù)，很好地解決了傳統(tǒng)固結(jié)儀存在的問題。
[0025]4)固結(jié)儀容器一側(cè)裝有透明有機(jī)玻璃，配合高清數(shù)碼相機(jī)和PIV圖像處理技術(shù)，可通過微觀土力學(xué)理論中二階組構(gòu)張量來定量描述加卸載過程中土體組構(gòu)各向異性的發(fā)展以及不同初始各向異性對(duì)誘發(fā)各向異性的影響，并和小應(yīng)變剪切模量各向異性表征的土體組構(gòu)各向異性進(jìn)行比較。
[0026]5)固結(jié)儀容器采用容器主體、可拆卸側(cè)板、加載板和有機(jī)玻璃觀測窗的厚度均為15-20mm，保證完全側(cè)限的剛度要求。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明中固結(jié)儀容器結(jié)構(gòu)立體示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明固結(jié)儀結(jié)構(gòu)透視示意圖。
[0029]圖中:1、容器主體，2、可拆卸側(cè)板，3、加載板，4、左側(cè)薄膜壓力傳感器，5、后側(cè)彎曲元波速測試元件，6、有機(jī)玻璃觀測窗，7、左側(cè)彎曲元波速測試元件，8、下側(cè)薄膜壓力傳感器，9、下側(cè)彎曲元波速測試元件，10、前側(cè)彎曲元波速測試元件，11、螺栓，12、右側(cè)薄膜壓力傳感器，13、右側(cè)彎曲元波速測試元件，14、上側(cè)彎曲元波速測試元件，15、加載凸起桿，16、上側(cè)薄膜壓力傳感器。
【具體實(shí)施方式】<