一种可量测静止土压力系数和小应变剪切模量的固结仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及岩土试验研宄技术领域，尤其是涉及一种可量测静止土压力系数和小应变剪切模量的固结仪。
【背景技术】
[0002]随着我国城市建设的飞速发展，城市化的进程促进了大城市在数量和规模上的急剧发展。人们将不断拓展新的生存空间，开发不断深入岩土体的地下空间并修建越来越高的超高层建筑。为这些工程保障安全性和经济性，在计算分析时需要的精度越来越高，提高计算精度所需考虑的因素众多，其中一个关键且丞待研宄的因素就是各向异性对土体性状的影响。
[0003]土体是大自然的产物，在重力作用下沉积形成时会产生一定的初始各向异性。初始各向异性对于土的变形和强度具有较大的影响。此外，目前对由于应力加卸载等引起的诱发各向异性以及初始各向异性和诱发各向异性间的内在联系缺乏科学的认识。
[0004]在日益复杂的工程背景下，如何定量描述两种不同的各向异性并恰当合理地区分两种不同各向异性下土体的特性，是土力学科学研宄的重要内容，也是解决工程实际问题的迫切需要。目前以小应变剪切模量的各向异性来定量表征土体的各向异性程度是一种适合的方法，但是对小应变剪切模量的各向异性特性与土体应力各向异性、土体结构初始各向异性和诱发各向异性的内在联系的认识非常有限。
[0005]此外，由传统试验仪器确定静止土压力系数这一重要参数时存在几个较为突出的问题，包括:文献 “Okochi, Y.，Tatsuoka, F.: Some factors affecting KO-values ofsand measured in triaxial cell.Soils Found.24 (3)，52 - 68 (1984)，，提到的三轴仪或平面应变固结仪中侧边应变过大而不能实现完全侧限条件，文献“Takashi，T，Yoshiaki,K.:KOconsolidat1n of undisturbed clays by means of triaxial cell.SoilsFound.31 (3), 127 - 137 (1991) ”提到的三轴仪的橡皮膜与土样之间的排水壁纸柔度过大，文献“Yamamuro, J.A., Bopp, P.A., Lade, P.V.: One-dimens1nal compress1n of sands athigh pressures.J.Geotech.Eng.122(2)，147 - 154(1996) ”提到的固结仪不能较精确地测定水平向应力且在卸载过程中环体存在残余应变等。
【发明内容】
[0006]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作简单、功能多样、试验精度高、误差小的可量测静止土压力系数和小应变剪切模量的固结仪。
[0007]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0008]一种可量测静止土压力系数和小应变剪切模量的固结仪包括:
[0009]装有土样且设有用于连接加载装置的加载板的固结仪容器；
[0010]对称设置在固结仪容器左右侧面、上下侧面内壁的两对薄膜压力传感器；
[0011]对称设置在固结仪容器六个侧面槽洞中的三对弯曲元波速测试元件；
[0012]内嵌于固结仪容器前侧面的有机玻璃观测窗；
[0013]通过薄膜压力传感器量测土体水平和竖直方向上的应力并得到土体静止土压力系数，通过弯曲元波速测试元件测量土体剪切波速并得到各向异性土体的小应变剪切模量，通过有机玻璃观测窗观察试验过程中土体组构各向异性的发展情况。
[0014]所述固结仪容器为立方体结构，还包括容器主体和可拆卸侧板，所述容器主体由三块固定侧板和一块固定底板组成，构成固结仪容器的前后侧面、左侧面和下侧面，所述可拆卸侧板与容器主体连接，构成固结仪容器的右侧面，所述加载板设于固结仪容器中土样上部，构成固结仪容器的上侧面。
[0015]所述可拆卸侧板与容器主体通过若干垂直于固定侧板的螺栓相连接。
[0016]所述三对弯曲元波速测试元件通过相应的槽洞调节插入土样的深度。
[0017]所述两对薄膜压力传感器通过胶水粘贴于固结仪容器内壁。
[0018]所述固结仪容器各侧面和有机玻璃观测窗的厚度均为15-20mm。
[0019]所述加载板通过中心处的加载凸起杆连接加载装置。
[0020]还包括配合有机玻璃观测窗进行土样观测的数码相机。
[0021]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0022]I)固结仪容器采用容器主体、可拆卸侧板以及加载板的可自由拆卸组合结构，可利用此特点通过在填制土样时旋转容器生成不同初始各向异性的土样。
[0023]2)固结仪在三个应力主方向上设有三对弯曲元波速测试元件，测量土体剪切波速即小应变剪切模量的各向异性。一方面可用于分析一维固结中土体各向异性对小应变剪切模量的影响，另一方面可利用小应变剪切模量各向异性来定量表征土样的各向异性，包括初始各向异性和诱发各向异性。
[0024]3)固结仪采用贴于容器内壁的薄膜压力传感器直接测定水平和竖向压力并计算静止土压力系数，很好地解决了传统固结仪存在的问题。
[0025]4)固结仪容器一侧装有透明有机玻璃，配合高清数码相机和PIV图像处理技术，可通过微观土力学理论中二阶组构张量来定量描述加卸载过程中土体组构各向异性的发展以及不同初始各向异性对诱发各向异性的影响，并和小应变剪切模量各向异性表征的土体组构各向异性进行比较。
[0026]5)固结仪容器采用容器主体、可拆卸侧板、加载板和有机玻璃观测窗的厚度均为15-20mm，保证完全侧限的刚度要求。
【附图说明】
[0027]图1为本发明中固结仪容器结构立体示意图；
[0028]图2为本发明固结仪结构透视示意图。
[0029]图中:1、容器主体，2、可拆卸侧板，3、加载板，4、左侧薄膜压力传感器，5、后侧弯曲元波速测试元件，6、有机玻璃观测窗，7、左侧弯曲元波速测试元件，8、下侧薄膜压力传感器，9、下侧弯曲元波速测试元件，10、前侧弯曲元波速测试元件，11、螺栓，12、右侧薄膜压力传感器，13、右侧弯曲元波速测试元件，14、上侧弯曲元波速测试元件，15、加载凸起杆，16、上侧薄膜压力传感器。
【具体实施方式】<