一种同时标定三个土压力盒的简易装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种可同时标定三个土压力盒的简易装置，包括第一级圆桶、第二级圆桶、第三级圆桶、加载平台与配重块，土压力盒放置于各级圆桶的圆形放置槽内，土压力盒信号传输线嵌置于圆桶内侧底部及内侧侧壁的线槽引出外部，第二级圆桶内嵌于第一级圆桶上部，第三级圆桶内嵌于第二级圆桶上部，加载平台内嵌于第三级圆桶上部，通过多个配重块的逐级加载可实现对三个土压力盒的同时加载与测试。本发明提供的土压力盒标定装置，可同时标定三个土压力盒，操作简单、效率高，可在室内及室外工地现场使用，非工作状态时各构件可依次内嵌放置，总体体积小，方便搬运与运输。
【专利说明】
一种同时标定三个土压力盒的简易装置
技术领域：
[0001] 本发明涉及土压力盒标定装置，属于土工试验技术领域，具体涉及一种同时标定 三个土压力盒的简易装置。
【背景技术】：
[0002] 通常，工程设计中需掌握土体与工程结构物的接触压力或土介质中的应力，即土 压力的大小。一般采用土压力盒直接测定土压力的数值。土压力盒已广泛应用于工程实践 中，如挡土墙、路基、隧道及坝体等结构的动态与静态测试，同时也应用于各种室内模型试 验来研究各类岩土工程问题的力学机理。
[0003] 目前土压力盒厂家给出的土压力盒的工作参数大多是在盒表面受均布的气压、水 压或油压下获得，然而在实际应用中土压力盒表面的土压力不一定均匀分布，土压力盒测 得的数值相较于均匀压力加载可能偏高或偏低。因此，土压力盒在使用前一般要进行标定， 以便得到与实际工作环境相似情况下土压力盒的工作参数。
[0004] 严格来说，每个土压力盒的工作参数均不相同，均需标定后才能使用。而目前的大 多数土压力盒标定设备，一次试验仅能标定一个土压力盒，效率较低。如涉及数量较多的土 压力盒需标定，重复试验次数多，工作量繁重、耗时长。因此，设计一种同时标定多个土压力 盒的装置及其方法十分必要。
【发明内容】
：
[0005] 为了弥补现有技术问题，本发明的目的是提供一种同时标定三个土压力盒的简易 装置，其结构简单，操作方便，可在室内使用，也可在野外工地现场使用。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] 同时标定三个土压力盒的简易装置，其特征在于，包括圆桶，圆桶由自下至上逐渐 增大的第一级圆桶、第二级圆桶、第三级圆桶组成，第一级圆桶、第二级圆桶、第三级圆桶的 底板中心处均设有土压力盒放置槽，土压力盒信号传输线内嵌置于相应的圆桶底板及内侧 壁的线槽引出外部，第二级圆桶内嵌于第一级圆桶上部，第三级圆桶内嵌于第二级圆桶上 部，加载平台内嵌于第三级圆桶上部，加载平台上放置有配重块。
[0008] 所述的同时标定三个土压力盒的简易装置，其特征在于，所述的第一级圆桶、第二 级圆桶、第三级圆桶构造相同，各级圆桶外壁均对称设置一对扶手，每个圆桶的底板设有土 压力盒放置槽，土压力盒放置槽为圆形槽，圆形槽的直径略大于土压力盒的直径，其深度与 土压力盒的厚度相同。
[0009] 所述的同时标定三个土压力盒的简易装置，其特征在于，所述的第二级圆桶，其外 径略小于第一级圆桶的内径;所述的第三级圆桶，其外径略小于第二级圆桶的内径;第一级 圆桶、第二级圆桶、第三级圆桶，其桶壁厚度、底板厚度、圆桶高度均相同。
[0010] 所述的同时标定三个土压力盒的简易装置，其特征在于，所述的第一级圆桶、第二 级圆桶、第三级圆桶、加载平台，均为钢质或铁质材料制成。
[0011] 所述的同时标定三个土压力盒的简易装置，其特征在于，所述的加载平台包括刚 性平台板，刚性平台板下端面设有下部裙式托盘，下部裙式托盘包括圆盘底板，圆盘底板外 周设有筒体状的围板，圆盘底板上端面设有与刚性平台板下端面相连接的立柱，其中围板 嵌入第三级圆桶的内部，相互咬合固定。
[0012] 本发明与现有技术相比，具有如下优点：
[0013] (1)、本发明可同时测试、标定三个土压力盒(按照类似思路进行扩展后，可同时标 定更多数量的土压力盒），效率高；
[0014] (2)、本发明可在室内使用，也可在室外工地现场使用；
[0015] (3)、本发明非工作状态时，各构件可依次内嵌放置，总体体积小，占地小，方便搬 运与运输；
[0016] (4)、本发明加载用的配重块，在室内测试时可选用标准重量的铸铁件，在室外测 试时可就地取材选用逐级称量后的岩石、土体或水体，选用灵活方便。
【附图说明】：
[0017] 图1为本发明组装前各构件的上下顺序示意图。
[0018] 图2为本发明的第一级圆桶俯视立体图。
[0019] 图3为本发明的第一级圆桶仰视立体图。
[0020] 图4为本发明的加载平台结构示意图。
[0021] 图5为本发明工作时的组装示意图。
[0022] 图6为本发明非工作时的叠放示意图。
[0023] 附图标记说明：
[0024] 1、第一级圆桶;2、第二级圆桶;3、第三级圆桶;4、加载平台；5、配重块;6、土压力盒 信号传输线;7、放置槽;8、线槽;9、扶手;4-1、刚性平台板;4-2、圆盘底板;4-3、围板;4-4、立 柱。
【具体实施方式】：
[0025] 参见附图：
[0026]同时标定三个土压力盒的简易装置，包括圆桶，圆桶由自下至上逐渐增大的第一 级圆桶1、第二级圆桶2、第三级圆桶3组成，第一级圆桶1、第二级圆桶2、第三级圆桶3的底板 上均设有土压力盒放置槽7,土压力盒信号传输线6内嵌置于相应的圆桶底板及内侧壁的线 槽8引出外部，第二级圆桶2内嵌于第一级圆桶1上部，第三级圆桶3内嵌于第二级圆桶2上 部，加载平台4内嵌于第三级圆桶3上部，加载平台4上放置有配重块5,配重块5有多块，可以 根据需求逐级加载，可实现同时对三个土压力盒的加载与测试。
[0027]第一级圆桶1、第二级圆桶2、第三级圆桶3构造相同，各级圆桶外壁均对称设置一 对扶手9,每个圆桶的底板设有土压力盒放置槽7,土压力盒放置槽7为圆形槽，圆形槽的直 径略大于土压力盒的直径，其深度与土压力盒的厚度相同。
[0028]第二级圆桶2,其外径略小于第一级圆桶1的内径;第三级圆桶3,其外径略小于第 二级圆桶2的内径;第一级圆桶1、第二级圆桶2、第三级圆桶3,其桶壁厚度、底板厚度、圆桶 高度均相同。
[0029] 第一级圆桶1、第二级圆桶2、第三级圆桶3、加载平台4,均为钢质或铁质材料制成。
[0030] 加载平台4包括刚性平台板4-1，刚性平台板4-1下端面设有下部裙式托盘，下部裙 式托盘包括圆盘底板4-2，圆盘底板4-2外周设有筒体状的围板4-3，圆盘底板4-2上端面设 有与刚性平台板4-1下端面相连接的立柱4-4,其中围板嵌入第三级圆桶3的内部，相互咬合 固定。
[0031] 本发明的实施方式如下：
[0032] (1)、将土压力盒嵌入第一级圆桶1的圆形槽内，受压面向上;土压力盒与圆形槽的 周边间隙用热蜡精心封固；土压力盒信号传输线6嵌入线槽引到圆桶外部。特别注意，土压 力盒信号传输线6应平整、连续地嵌入线槽内部，不可突出、鼓出线槽范围外部，否则影响测 试工作，必要时可用玻璃胶暂时固定于线槽内壁；
[0033] (2)、按同样方法将其它土压力盒嵌入至第二级圆桶2、第三级圆桶3的圆形槽内；
[0034] (3)、称量并记录嵌入土压力盒后的各级圆桶的总重量；
[0035] (4)、取拟测试土压力工程地点的现场土样，铺设于各级圆桶内部，并使圆桶内部 土体的密度、含水量等参数尽可能与现场一致。圆桶内部土样的高度，可取圆桶内部高度的 一半；
[0036] (5)、称量并记录装入土样后的各级圆桶的总重量;称量并记录加载平台4、各级拟 加载配重块的重量；
[0037] (6)、将各级圆桶内壁未铺设土样的部位均匀涂抹凡士林或其它润滑剂，以减小试 验过程中圆桶壁之间的摩擦力与阻力，提高试验精度；
[0038] (7)、将第一级圆桶1置于比较坚硬、平整的场地上，第二级圆桶2嵌入第一级圆桶1 的中上部，第三级圆桶3嵌入第二级圆桶2的中上部，加载平台4的下部裙式托盘嵌入第三级 圆桶3的中上部；
[0039] (8)、对组装后整体构件的平整度、稳定性进行评估。确保能够安全开展试验后，各 土压力盒的信号传输线6与数据采集仪相连，校正调零；
[0040] (9)、通过逐级加载配重块5于加载平台4的上部刚性平台上，采集数据与分析处 理，即可完成土压力盒的标定测试工作，具体试验细节按相关规程执行。
[0041] -般地，土压力盒加载过程中的变形或应变可通过电阻应变仪或频率测定仪测 定，而土压力盒加载过程中的受力情况需通过计算得到。本发明实施过程中各土压力盒的 应力计算方法如下：
[0042]记第一级圆桶1、第二级圆桶2、第三级圆桶3的内腔横截面面积(m2)分别为A^As、 A3;记第一级圆桶1、第二级圆桶2、第三级圆桶3嵌入土压力盒后的总重量(kN)分别为G^Gs、 G 3;记第一级圆桶1、第二级圆桶2、第三级圆桶3装入土样后的总重量(kN)分别为G:\G2'、 G3'；记加载平台4的重量(kN)为G4;记各级拟加载配重块的重量(kN)为5。则第一级圆桶1内 土压力盒受到的应力（odKkPa)按式（1)确定，第二级圆桶2内土压力盒受到的应力（ 〇1)2 (kPa)按式(2)确定，第三级圆桶3内土压力盒受到的应力（〇i)3(kPa)按式(3)确定，其中i为 配重块的数量。 (1)
[0046] 本发明装置在试验过程中，应确保整个系统的铅锤度与稳定性，防止加载过程中 出现倾覆、倒塌等危险情况。若加载数值较大，应对系统进行稳定性加固，必要时可增设辅 助支架，确保系统的稳定性与安全性。第一级圆桶1应置于坚硬、平整的场地上，防止场地在 受荷情况下出现不均匀沉降而影响试验的正常开展。
[0047] 试验结束后，依次去除、搬离配重块5、加载平台4、第三级圆桶3、第二级圆桶2,即 实现试验系统的拆解。清理去除各圆桶内的土样，取出已测试的土压力盒，清洁、整理各构 件即完成该次试验工作。
[0048] 非工作状态时，各构件可依次内嵌放置，总体体积小、自稳性强，占地小，方便搬运 与运输。
[0049]本发明所示的土压力盒标定装置，提供了同时标定三个土压力盒的装置设计方 法。事实上，根据实际需要可设置更多的相互内嵌式各级圆桶，即可实现同时标定更多数量 的土压力盒，仅需确保试验系统的稳定性即可。
[0050] 本发明同现有技术相比，具有如下优点：可同时测试、标定三个土压力盒（按照类 似思路进行扩展后，可同时标定更多数量的土压力盒），效率高;可在室内使用，也可在室外 工地现场使用;非工作状态时，各构件可依次内嵌放置，总体体积小，占地小，方便搬运与运 输;加载用的配重块，在室内测试时可选用标准重量的铸铁件，在室外测试时可就地取材选 用逐级称量后的岩石、土体或水体，选用灵活方便。
[0051] 本发明不局限于上述【具体实施方式】，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识 和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式 的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种同时标定三个土压力盒的简易装置，其特征在于，包括圆桶，圆桶由自下至上逐 渐增大的第一级圆桶、第二级圆桶、第三级圆桶组成，第一级圆桶、第二级圆桶、第三级圆桶 的底板中心处均设有土压力盒放置槽，土压力盒信号传输线内嵌置于相应的圆桶底板及内 侧壁的线槽引出外部，第二级圆桶内嵌于第一级圆桶上部，第三级圆桶内嵌于第二级圆桶 上部，加载平台内嵌于第三级圆桶上部，加载平台上放置有配重块。2. 根据权利要求1所述的同时标定三个土压力盒的简易装置，其特征在于，所述的第一 级圆桶、第二级圆桶、第三级圆桶构造相同，各级圆桶外壁均对称设置一对扶手，每个圆桶 的底板设有土压力盒放置槽，土压力盒放置槽为圆形槽，圆形槽的直径略大于土压力盒的 直径，其深度与土压力盒的厚度相同。3. 根据权利要求2所述的同时标定三个土压力盒的简易装置，其特征在于，所述的第二 级圆桶，其外径略小于第一级圆桶的内径;所述的第三级圆桶，其外径略小于第二级圆桶的 内径;第一级圆桶、第二级圆桶、第三级圆桶，其桶壁厚度、底板厚度、圆桶高度均相同。4. 根据权利要求1所述的同时标定三个土压力盒的简易装置，其特征在于，所述的第一 级圆桶、第二级圆桶、第三级圆桶、加载平台，均为钢质或铁质材料制成。5. 根据权利要求1所述的同时标定三个土压力盒的简易装置，其特征在于，所述的加载 平台包括刚性平台板，刚性平台板下端面设有下部裙式托盘，下部裙式托盘包括圆盘底板， 圆盘底板外周设有筒体状的围板，圆盘底板上端面设有与刚性平台板下端面相连接的立 柱，其中围板嵌入第三级圆桶的内部，相互咬合固定。
【文档编号】G01L25/00GK106017792SQ201610534269
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月7日
【发明人】刘金龙, 刘洁群, 华建兵, 李红, 李国斌, 孙欣欣
【申请人】合肥学院