一种液囊式土应力测试装置及测试方法与流程

本发明涉及土体应力测试技术领域，特别是一种液囊式围压土应力计。本发明还可用于路基、地基、高填方等土体中自重或荷载产生的应力测试。

背景技术：

土应力是反映路基、地基、高填方等土体工作状态的一个重要参数，土应力分布不仅具有理论研究和实践的意义，还具有指导工程研究、设计、施工、运营维护等作用。

土应力测试中常用的测试装置主要有振弦式应力计，振弦式应力计主要由背板、感应板、振弦及激振电磁线圈、信号传输电缆等组成，具有平面性、单向性、微应变性、紧密接触性的特点，主要应用于测量如混凝土等刚性结构物内部的应力变化情况。因此，在柔性的路基、地基、高填方等土体中，采用振弦式应力计测试土应力变化时，依然存在着诸多缺陷，如因测试方向的单一性而无法测试围压、因紧密接触性而产生脱壳、因不适应土体的大变形而无法准确测试应力变化状态等。

技术实现要素：

本发明在充分解析土体应力应变特征的基础上，提出的液囊式围压土应力计，在保留原有振弦式应力计优点的同时，弧形接触面使得测试方向具有全方位性、弹性壳体具有较大的土体变形适应性，有效的克服了现有土应力计的诸多缺陷。

为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

一种液囊式土应力测试装置，包括囊式应力壳体、保护管和变送转化器：

囊式应力壳体内填充有应力传递介质，传递介质为液态介质，囊式应力壳体与土体的接触面为圆弧形；变送转化器将传递介质传递的应力直接生成应力信号，并通过信号线缆输出，变送转化器与囊式应力壳体密封连接；保护管安装于变送转化器的外侧，端头分别开口而引出信号线缆，另一端头与囊式应力壳体密封连接。

进一步的，所述变送转化器通过变送转化器连接丝扣与囊式应力壳体进行密封连接。

进一步的，所述变送转化器与囊式应力壳体连接时，通过密封胶密封。

进一步的，所述保护管通过保护管连接丝扣与囊式应力壳体密封连接。

进一步的，所述保护管端口引出信号线缆时，接口采用橡胶垫保护。

本发明还公开了一种液囊式土应力测试装置的测试方法，包括如下步骤：

当地基填土达到既定位置后，在下伏地基土中开挖埋设基槽，再在埋设基槽中铺设基槽垫层，基槽垫层夯填密实；然后在基槽垫层上部水平放置液囊式土应力测试装置，其底部完全与基槽垫层接触，信号线缆水平引出；接着在液囊式土应力测试装置上部及周围进行基槽回填，并夯填密实，测试初始读数；最后施工上覆地基土。

本发明公开的一种液囊式土应力测试装置及测试方法，具有以下有益效果：

本发明的液囊式应力壳体能够实现与土体全方向的接触，并充分感知单元土体应力变化情况；囊式应力壳体具有强弹性和延展性，能够随土体变形而改变形状，使用中不会产生脱壳现象，具有较大的土体变形适应性。传递介质在应力传递过程中不产生应力损耗，具有直接性。可准确测试应力变化状态。

附图说明

图1液囊式围压土应力计外部结构图

图2液囊式围压土应力计剖面图

图3液囊式围压土应力计现场安装埋设图

其中：

1—囊式应力壳体；2—应力传递介质；3—变送转化器；4—信号线缆；5—变送转化器连接丝扣；6—保护管；7—保护管连接丝扣；8—下伏地基土；9—埋设基槽；10—基槽垫层；11—液囊式土应力测试装置；12—信号线缆；13—基槽回填；14—上覆地基土。

具体实施方式

下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步描述。

请参见图1-图2。

实施例1

一种液囊式土应力测试装置，包括囊式应力壳体1、保护管6和变送转化器3：

囊式应力壳体1内填充有应力传递介质2，传递介质为液态介质，囊式应力壳体1与土体的接触面为圆弧形，有效的解决了现有应力计接触平面带来的方向单一性缺陷，能够与土体全方向的接触，并充分感知单元土体应力变化情况；同时囊式应力壳体1具有强弹性和延展性，能够随土体变形而改变形状，有效的解决了现有应力计微变形而无法适应土体较大变形的缺陷，使用中不会产生脱壳现象；应力传递介质2为液态，在应力传递过程中不产生应力损耗，具有直接性，可全方位而无死角的将土体应力传递至变送转化器3，变送转化器3将传递介质传递的应力直接生成应力信号，并通过信号线缆4对应力数值进行输出，变送转化器3与囊式应力壳体1密封连接；保护管6安装于变送转化器3的外侧，端头分别开口而引出信号线缆4，另一端头与囊式应力壳体1密封连接。

实施例2

本实施例中，所述变送转化器3通过变送转化器连接丝扣5与囊式应力壳体1进行密封连接。本实施例的其余技术方案与实施例1一致，且本实施例所采用的技术方案也适用于其余实施例。

实施例3

本实施例中，所述变送转化器3与囊式应力壳体1连接时，通过密封胶密封。本实施例的其余技术方案与实施例2一致，且本实施例所采用的技术方案也适用于其余实施例。

实施例4

本实施例中，所述保护管6通过保护管连接丝扣7与囊式应力壳体2密封连接。本实施例的其余技术方案与实施例1一致，且本实施例所采用的技术方案也适用于其余实施例。

实施例5

本实施例中，所述保护管6端口引出信号线缆时，接口采用橡胶垫保护。本实施例的其余技术方案与实施例1一致，且本实施例所采用的技术方案也适用于其余实施例。

实施例6

见图3，本实施例利用如实施例1-5所述的技术方案，一种液囊式土应力测试装置的测试方法，包括如下步骤：

当地基填土达到既定位置后，在下伏地基土8中开挖埋设基槽9，再在埋设基槽9中铺设基槽垫层10，基槽垫层10夯填密实；然后在基槽垫层10上部水平放置液囊式土应力测试装置11，其底部完全与基槽垫层10接触，信号线缆12水平引出；接着在液囊式土应力测试装置11上部及周围进行基槽回填13，并夯填密实，测试初始读数；最后施工上覆地基土14。

本发明的组装过程如下：

通过囊式应力壳体1的连接口，在囊式应力壳体1内充满传递介质，然后通过变送转化器连接丝扣5安装变送转化器3，变送转化器连接丝扣5采用耐压、耐温、耐腐蚀的高稳定密封胶密封；最后安装保护管6，保护管6端口引出信号线缆4时，接口采用橡胶垫保护，另一端则通过保护管连接丝扣7与囊式应力壳体1连接，丝扣连接处采用耐压、耐温、耐腐蚀的高稳定密封胶密封。

本发明可应用于路基、地基、高填方等土体中自重或载荷产生的应力测试。

土体应力首先与囊式应力壳体1进行接触，然后通过传递介质将应力全方位的传递至应力变送转化器，最后通过信号线缆输出应力数值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，而非对其限制；应当指出，尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。