專利名稱：一種靜止土壓力系數(shù)測定方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種土工試驗(yàn)的系數(shù)測定方法及裝置，特別是一種靜止土壓力系數(shù)測定方法及裝置。
背景技術(shù)：
靜止土壓力系數(shù)是在保證土樣側(cè)向變形為零的前提下獲得的徑向壓力與軸向壓
力比值，通常用A0表示。因此，有效的控制土樣徑向變形同時(shí)準(zhǔn)確獲取土樣所受到的徑向
應(yīng)力就成為影響靜止土壓力系數(shù)測定成敗的關(guān)鍵。目前根據(jù)土樣徑向變形控制方式可將靜止土壓力系數(shù)室內(nèi)測定方法分為兩大類①剛性壓力室，柔性側(cè)限條件或徑向變形傳感器約束。傳壓介質(zhì)用無氣水或油，均假設(shè)液體不可壓縮。②剛性壓力室，剛性側(cè)限條件。高 壓條件下實(shí)際液體是可以壓縮的，方法①在常壓條件中具有很好的適用性，但是伴隨固結(jié)應(yīng)力不斷增加，壓力室中液體會(huì)被壓縮，土樣會(huì)發(fā)生膨脹變形，使得實(shí)測靜止土壓力系數(shù)偏小。而基于徑向變形傳感器約束的方法只能控制土樣中間位置變形，不能嚴(yán)格保證土樣垂直方向徑向變形均能滿足側(cè)限條件。方法②中剛性側(cè)限條件通常采用點(diǎn)傳感器測量徑向壓力，一方面徑向應(yīng)力測量存在誤差，另一方面土樣與壓力室側(cè)壁之間存在摩擦，土樣大小主應(yīng)力方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使得實(shí)測靜止土壓力系數(shù)的可靠性受到質(zhì)疑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡單，能夠方便獲取靜止土壓力系數(shù)的方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是
(1)、將土樣安放于底座上，保證活塞與土樣上表面緊密接觸；
(2)、將壓力室安放在底座上，打開排氣孔，并通過進(jìn)出液孔向壓力室內(nèi)注滿無氣液
體；
(3)、關(guān)閉排氣孔，并將壓力室上進(jìn)出液通道與液壓傳感器連接；
(4)、伺服控制活塞不動(dòng)，逐級增加壓力室內(nèi)液體壓力巧，實(shí)時(shí)觀測并采集土樣軸向應(yīng)
力，得到Oi Or關(guān)系曲線；
(5)、擬合巧 巧關(guān)系曲線斜率，斜率值則為<，根據(jù)關(guān)系，獲取土樣靜止土壓力系數(shù)為4=^/2。所述的壓力室包括壓力室、底座、活塞、排水孔、排氣孔、進(jìn)出液孔和液壓傳感器；在壓力室的底部連接有底座，在壓力室內(nèi)底座的中間位置有一凸出座，在凸出座上有土樣，在土樣上有活塞伸出壓力室，在凸出座有貫通的排水孔；在底座上有貫通的進(jìn)出液孔，在進(jìn)出液孔上連接有液壓傳感器，在壓力室的上端有排氣孔。有益效果，由于采用了上述方案，在三軸壓力室中對圓柱土樣進(jìn)行軸向變形約束徑向加荷試驗(yàn)，獲得土樣軸向應(yīng)力與徑向應(yīng)力之間的比值< ;根據(jù)二維漸進(jìn)狀態(tài)準(zhǔn)則以及起動(dòng)摩擦角與靜止土壓力系數(shù)之間關(guān)系，分別計(jì)算軸向變形約束徑向加荷試驗(yàn)中軸向用力與徑向應(yīng)力比值&和徑向變形約束軸向加荷試驗(yàn)中徑向應(yīng)力與軸向應(yīng)力比值A(chǔ), 二者滿
足，則徑向變形約束軸向加荷試驗(yàn)中靜止土壓力系數(shù)黽=筆/2,從而建立一種間
接獲取靜止土壓力系數(shù)的方法。優(yōu)點(diǎn)
I. 土樣高度可以逐級變化調(diào)節(jié)，在不改變徑向變形約束精度條件下可有效的縮短固結(jié)時(shí)間，提聞試驗(yàn)效率。2.試驗(yàn)壓力范圍大大拓展，可以進(jìn)行固結(jié)圍壓小于SOOkPa的常壓試驗(yàn)，也可進(jìn)行固結(jié)圍壓高于IOMPa的高壓試驗(yàn)。3、在常規(guī)三軸壓力室中，間接獲得飽和土樣靜止土壓力系數(shù)，并提高靜止土壓力 系數(shù)量測的準(zhǔn)確性。


圖I為本發(fā)明靜止土壓力系數(shù)測定所使用的壓力室總體結(jié)構(gòu)剖面圖。圖2為本發(fā)明的理論依據(jù)圖。圖中1、壓力室；2、底座；3、活塞；4、排水孔；5、排氣孔；6、進(jìn)出液孔；7、土樣；8、
液壓傳感器是土樣有效摩擦角是土樣的啟動(dòng)摩擦角是剪應(yīng)力是正應(yīng)力。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述
實(shí)施例I :在圖I中，靜止土壓力系數(shù)測定所使用的壓力室包括壓力室I、底座2、活塞
3、排水孔4、排氣孔5、進(jìn)出液孔6和液壓傳感器8 ;在壓力室I的底部連接有底座2，在壓力室內(nèi)底座的中間位置有一凸出座，在凸出座上有土樣7，在土樣7上有活塞伸出壓力室，在凸出座有貫通的排水孔；在底座上有貫通的進(jìn)出液孔6，在進(jìn)出液孔6上連接有液壓傳感器8，在壓力室的上端有排氣孔5。本發(fā)明的靜止土壓力系數(shù)測定方法如下
(1)、將土樣7安放于底座2上，保證活塞3與土樣7上表面緊密接觸；
(2)、將壓力室I安放在底座2上，打開排氣孔5，并通過進(jìn)出液孔6向壓力室I內(nèi)注滿無氣液體；
(3)、關(guān)閉排氣孔5，并將壓力室I上進(jìn)出液通道6與液壓傳感器8連接；
(4)、伺服控制活塞3不動(dòng)，逐級增加壓力室I內(nèi)液體壓力O,，實(shí)時(shí)觀測并采集土樣7軸
向應(yīng)力％，得到·Oa %關(guān)系曲線；
(5)、擬合黽 巧關(guān)系曲線斜率，斜率值則為式，根據(jù)式=2^關(guān)系，獲取土樣靜止土壓力系數(shù)為4=</2 如試驗(yàn)測得某土樣< =0. 70，則其靜止土壓力系數(shù)& =0. 35。
權(quán)利要求
1.一種靜止土壓力系數(shù)測定方法，其特征在于 (1)、將土樣安放于底座上，保證活塞與土樣上表面緊密接觸； (2)、將壓力室安放在底座上，打開排氣孔，并通過進(jìn)出液孔向壓力室內(nèi)注滿無氣液體； (3)、關(guān)閉排氣孔，并將壓力室上進(jìn)出液通道與液壓傳感器連接； (4)、伺服控制活塞不動(dòng)，逐級增加壓力室內(nèi)液體壓力Or，實(shí)時(shí)觀測并采集土樣軸向應(yīng)力％，得到O1 '珥關(guān)系曲線； (5)、擬合Oi 珥關(guān)系曲線斜率，斜率值則為式，根據(jù)式=2^關(guān)系，獲取土樣靜止土壓力系數(shù)為4=</_2。
2.一種靜止土壓力系數(shù)測定裝置，其特征在于所述的壓力室包括壓力室、底座、活塞、排水孔、排氣孔、進(jìn)出液孔和液壓傳感器；在壓力室的底部連接有底座，在壓力室內(nèi)底座的中間位置有一凸出座，在凸出座上有土樣，在土樣上有活塞伸出壓力室，在凸出座有貫通的排水孔；在底座上有貫通的進(jìn)出液孔，在進(jìn)出液孔上連接有液壓傳感器，在壓力室的上端有排氣孔。
全文摘要
一種靜止土壓力系數(shù)測定方法及裝置，屬于土工試驗(yàn)的系數(shù)測定方法及裝置。在常規(guī)三軸壓力室內(nèi)，對土樣實(shí)施軸向變形約束徑向加荷試驗(yàn)，獲得軸向應(yīng)力和徑向應(yīng)力比值,根據(jù)二維漸進(jìn)狀態(tài)準(zhǔn)則，軸向變形約束徑向加荷試驗(yàn)中起動(dòng)摩擦角與三軸壓縮摩擦角之間關(guān)系滿足；而徑向變形約束軸向加荷試驗(yàn)中起動(dòng)摩擦角與三軸壓縮摩擦角之間關(guān)系滿足。根據(jù)計(jì)算得到軸向變形約束徑向加荷試驗(yàn)中靜止土壓力系數(shù)是軸向變形約束徑向加荷試驗(yàn)中軸向應(yīng)力和徑向應(yīng)力比的0.5倍。本發(fā)明可避免徑向變形約束軸向加荷靜止土壓力系數(shù)試驗(yàn)中固定截面徑向變形控制代替土樣垂直方向徑向變形控制產(chǎn)生的誤差，適合于飽和砂土靜止土壓力系數(shù)準(zhǔn)確測定。
文檔編號(hào)G01N3/12GK102830018SQ20121028604
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月13日
發(fā)明者趙曉東, 周國慶, 王英杰, 王建州, 況聯(lián)飛, 王濤, 商翔宇 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)