本發(fā)明涉及一種測定粗粒土k0值的大型k0固結(jié)儀，屬于室內(nèi)巖土試驗(yàn)研究領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

土的靜止側(cè)壓力系數(shù)在研究土體變形、擋土結(jié)構(gòu)的靜止土壓力、地下建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、隧道襯砌結(jié)構(gòu)、樁的側(cè)向摩阻力計(jì)算等方面有重要的作用，隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，地下工程和深基坑工程逐漸增多，土體k0值的選取受到了越來越多的重視。

土體靜止側(cè)壓力（k0）系數(shù)是土體中的一個(gè)重要彈性參數(shù)，可反映土體中水平向應(yīng)力的變化，也可直接計(jì)算作用于擋土結(jié)構(gòu)物上的土壓力分布及工程的安全性。

但在具體工程應(yīng)用中，由于土體受到一系列復(fù)雜因素（如土體類型、應(yīng)力歷史等）的影響，目前尚無法根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式準(zhǔn)確計(jì)算k0系數(shù)，試驗(yàn)法因受試驗(yàn)儀器、試驗(yàn)條件等因素的影響也很難求得精確可靠的土體靜止側(cè)壓力系數(shù)，傳統(tǒng)的固結(jié)儀法測定k0系數(shù)，不能較精準(zhǔn)的測定水平向應(yīng)力且在卸載過程中環(huán)體存在殘余應(yīng)變，目前，對(duì)于k0系數(shù)的測定多針對(duì)細(xì)顆粒土，可以測定粗粒土的靜止側(cè)壓力系數(shù)的大型固結(jié)儀還未見報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種測定粗粒土k0值的大型k0固結(jié)儀，采用側(cè)面的液壓囊以及三通閥連接的液壓傳感器，可以快速準(zhǔn)確的測定側(cè)向力的大小。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種測定粗粒土k0值的大型k0固結(jié)儀，包括圓柱狀容器，圓柱狀容器的底座固定在底板上，在圓柱狀容器內(nèi)放置粗粒土試樣，粗粒土試樣的頂端安置有加壓系統(tǒng)，加壓系統(tǒng)與粗粒土試樣頂端之間由上至下布設(shè)有加壓蓋板和第一透水板，加壓蓋板的表面開設(shè)有多個(gè)透水槽，粗粒土試樣的底端與圓柱狀容器的底座之間布設(shè)有第二透水板，同時(shí)底座靠近第二透水板的一側(cè)開設(shè)有多個(gè)透水槽，沿著粗粒土試樣側(cè)壁嵌置三個(gè)均勻分布的液壓囊，所述的液壓囊通過三通閥分別與滴定管、液壓傳感器相連通，所述k0固結(jié)儀還包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，液壓傳感器和加壓系統(tǒng)同時(shí)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連通；

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述的加壓系統(tǒng)包括軸壓千斤頂和力傳感器，軸壓千斤頂固定在加壓蓋板上方，其上連接有液壓源接口，在軸壓千斤頂和加壓蓋板之間安裝有力傳感器，力傳感器與液壓傳感器均與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連通；

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，在圓柱狀容器內(nèi)放置的粗粒土試樣其高度小于等于300mm，直徑小于等于600mm；液壓囊的高度為200mm，寬度為200mm，厚度為20mm，囊壁厚度為0.2mm-0.3mm之間；

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述的k0固結(jié)儀還包括支架和反力架，反力架安裝在底板兩端，支架布設(shè)在圓柱狀容器的頂部，其兩端通過反力架固定，加壓系統(tǒng)通過固定螺母與支架固定；

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，加壓蓋板上的透水槽、底板上的透水槽均呈圓周狀開設(shè)；

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述的粗粒土試樣圓周布設(shè)有剛性護(hù)環(huán)，其側(cè)壁厚度為60mm，沿著剛性護(hù)環(huán)的側(cè)壁嵌置三個(gè)均勻分布的液壓囊，在剛性護(hù)環(huán)內(nèi)放置的粗粒土試樣其高度小于等于300mm，直徑小于等于600mm；液壓囊的高度為200mm，寬度為200mm，厚度為20mm，囊壁厚度為0.2mm-0.3mm之間，底座上開設(shè)的透水槽高度為5mm。

通過以上技術(shù)方案，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明固結(jié)試樣高度小于等于300mm，直徑小于等于600mm，適用于粒徑大于0.075mm的粗粒組質(zhì)量多于總質(zhì)量50%的粗粒土；

液壓囊的厚度較薄，側(cè)向力的測值較為快速，液壓傳感器測值的滯后效應(yīng)可忽略，側(cè)壁設(shè)置三個(gè)液壓囊，使得測值較為精確；

三通閥可以在試驗(yàn)開始前通過滴定管向液壓囊中注入液體，避免了液體沒有充滿液壓囊而導(dǎo)致液壓傳感器測值的誤差。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)正視圖；

圖2是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的加壓蓋板正視圖；

圖3是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的加壓蓋板俯視圖；

圖4是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中圓柱狀容器為剛性護(hù)環(huán)的正視圖；

圖5是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中圓柱狀容器為剛性護(hù)環(huán)的俯視圖；

圖6是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的圓柱狀容器的正視圖；

圖7是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的圓柱狀容器的俯視圖。

圖中：1：支架，2：軸壓千斤頂，3：液壓源接口，4：力傳感器，5：加壓蓋板，6：滴定管，7：第一透水板，8：透水槽，9：剛性護(hù)環(huán)，10：粗粒土試樣，11：液壓囊，12：三通閥，13：液壓傳感器，14：第二透水板，15：固定螺母，16：反力架，17：圓柱狀容器，18：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，19：底板。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

如圖1-圖7所示，本申請(qǐng)包括以下技術(shù)特征：1：支架，2：軸壓千斤頂，3：液壓源接口，4：力傳感器，5：加壓蓋板，6：滴定管，7：第一透水板，8：透水槽，9：剛性護(hù)環(huán)，10：粗粒土試樣，11：液壓囊，12：三通閥，13：液壓傳感器，14：第二透水板，15：固定螺母，16：反力架，17：圓柱狀容器，18：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，19：底板；一種測定粗粒土k0值的大型k0固結(jié)儀，包括圓柱狀容器，圓柱狀容器的底座固定在底板上，在圓柱狀容器內(nèi)放置粗粒土試樣，粗粒土試樣的頂端安置有加壓系統(tǒng)，加壓系統(tǒng)與粗粒土試樣頂端之間由上至下布設(shè)有加壓蓋板和第一透水板，加壓蓋板的表面開設(shè)有多個(gè)透水槽，粗粒土試樣的底端與圓柱狀容器的底座之間布設(shè)有第二透水板，同時(shí)底座靠近第二透水板的一側(cè)開設(shè)有多個(gè)透水槽，沿著粗粒土試樣側(cè)壁嵌置三個(gè)均勻分布的液壓囊，所述的液壓囊通過三通閥分別與滴定管、液壓傳感器相連通，所述k0固結(jié)儀還包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，液壓傳感器和加壓系統(tǒng)同時(shí)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連通；

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述的加壓系統(tǒng)包括軸壓千斤頂和力傳感器，軸壓千斤頂固定在加壓蓋板上方，其上連接有液壓源接口，在軸壓千斤頂和加壓蓋板之間安裝有力傳感器，力傳感器與液壓傳感器均與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連通；

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，在圓柱狀容器內(nèi)放置的粗粒土試樣其高度小于等于300mm，直徑小于等于600mm；液壓囊的高度為200mm，寬度為200mm，厚度為20mm，囊壁厚度為0.2mm-0.3mm之間；

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述的k0固結(jié)儀還包括支架和反力架，反力架安裝在底板兩端，支架布設(shè)在圓柱狀容器的頂部，其兩端通過反力架固定，加壓系統(tǒng)通過固定螺母與支架固定；

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，加壓蓋板上的透水槽、底板上的透水槽均呈圓周狀開設(shè)；

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述的粗粒土試樣圓周布設(shè)有剛性護(hù)環(huán)，其側(cè)壁厚度為60mm，沿著剛性護(hù)環(huán)的側(cè)壁嵌置三個(gè)均勻分布的液壓囊，在剛性護(hù)環(huán)內(nèi)放置的粗粒土試樣其高度小于等于300mm，直徑小于等于600mm；液壓囊的高度為200mm，寬度為200mm，厚度為20mm，囊壁厚度為0.2mm-0.3mm之間，底座上開設(shè)的透水槽高度為5mm。

具體試驗(yàn)步驟如下：

第一步：制備均勻土樣，各粗粒按規(guī)定級(jí)配拌和均勻，將土樣分層壓實(shí)至要求的干密度到剛性護(hù)環(huán)中；

第二步：關(guān)閉三通閥的液壓傳感器通口，讓液壓囊和滴定管相連接，將裝有試樣的剛性護(hù)環(huán)吊裝到底板上，順次放濾紙透水、第二透水板，置于軸壓千斤頂加載系統(tǒng)的中心，并使試樣飽和；

第三步：將液壓囊內(nèi)充滿液體，關(guān)閉三通閥滴定管通口，使得液壓囊和液壓傳感器相連接；

第四步：用穩(wěn)壓裝置施加3-5kpa的預(yù)壓力，使試樣與儀器各部之間接觸良好，將各百分表或位移傳感器調(diào)整到零點(diǎn)或初始讀數(shù)；

第五步：施加各級(jí)壓力，壓力等級(jí)一般為50、100、200、400、800、1600、3200kpa，最后一級(jí)壓力應(yīng)大于土層實(shí)際壓力100-200kpa；

如需要確定先期固結(jié)壓力時(shí)，在先期固結(jié)應(yīng)力附近增加豎向壓力分級(jí)，施加的壓力應(yīng)達(dá)到使試樣的e-lgp曲線下段呈較長的直線段；

對(duì)于飽和土，試驗(yàn)過程中水槽內(nèi)的水應(yīng)能浸沒試樣，對(duì)粘質(zhì)粗顆粒土需要測定固結(jié)系數(shù)時(shí)，則施加每一級(jí)壓力后，按下列時(shí)間順序測記試樣高度的變化：0.1、0.25、1、2.25、4、6.25、9、12.25、16、20、20.25、25、30.25、36、42.25、60min，此后每隔1h測記1次，直至主固結(jié)完成，或延長至24h；

固結(jié)完成后，通過液壓傳感器測定側(cè)向力的大小，即可得到k0值；

第六步，試驗(yàn)結(jié)束后，排除圓柱狀容器中的水，拆除儀器各部件，將試樣從圓柱狀容器內(nèi)推出，取代表性試樣測定試驗(yàn)后含水率，如要了解顆粒破碎情況，應(yīng)對(duì)全部試樣進(jìn)行顆粒分析試驗(yàn)。

通過以上試驗(yàn)，可以同時(shí)測量土體在豎直方向和水平方向的應(yīng)力，計(jì)算出土體的靜止土壓力系數(shù)k0，且三個(gè)液壓囊讀出的數(shù)據(jù)更加精確，故本發(fā)明可以更加準(zhǔn)確獲取土體的靜止側(cè)壓力系數(shù)，具有操作簡單，測試精確度高，誤差小等特點(diǎn)。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語（包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語）具有與本申請(qǐng)所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。

本申請(qǐng)中所述的“和/或”的含義指的是各自單獨(dú)存在或兩者同時(shí)存在的情況均包括在內(nèi)。

本申請(qǐng)中所述的“連接”的含義可以是部件之間的直接連接也可以是部件間通過其它部件的間接連接。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。