用于微型土压力盒的多功能标定装置的制作方法

本实用新型涉及一种室内模型试验装置，尤其涉及用于测定土体介质中微型土压力盒标定系数的标定装置。

背景技术：

土压力的量测在室内模型试验中经常遇到，常用微型土压力盒来量测模型试验土体介质中土压力的大小和分布。市场上能买到的微型土压力盒多采用油标或气标的方法来确定标定系数。然而，大量的室内模型试验表明土压力盒在土体介质中会产生较明显的应力集中和土拱效应，从而使其在土体介质中的标定系数与油标或气标产生较大的差异，导致模型试验数据真实性和准确性无法保证。因此，在室内进行微型土压力盒的土标试验对于模型试验的数据处理有较好的指导作用。国内外在微型土压力盒的室内土标试验的装置设计中，随意性较大，不存在标准的试验装置和试验方法，导致标定系数随机性增加，同一个土压力盒在不同装备及操作人员情况下所得标定系数存在较大差异。另外，加载方式多采用堆载或气压，对于堆载来说无法进行大量程微型土压力盒的标定，而气压加载法装置设计复杂，成本较高。

技术实现要素：

技术人员经过研究发现，出现上述问题的原因在于，现有土标试验装置的设计中，设计人员没有认识到标定筒的尺寸效应、微型土压力盒在标定筒中的埋设方式、标定筒中微型土压力盒上下填土厚度以及微型土压力盒周围材料的性质等因素对标定系数的影响。因此，技术人员希望通过不同直径的标定筒、标定筒中微型土压力盒上下不同的填土厚度以及微型土压力盒周围不同性质的材料对微型土压力盒分别进行标定系数的试验，以便得出上述不同因素对于微型土压力盒标定系数影响情况，用于对室内土标试验装置的设计以及室内土标试验进行指导，从而解决现有技术中存在的在微型土压力盒的室内土标试验的装置设计中，随意性较大，不存在标准的试验装置和试验方法，导致标定系数随机性增加，同一个土压力盒在不同装备及操作人员情况下所得标定系数存在较大差异的问题。但是，现有技术中，缺乏符合使用要求的用于微型土压力盒的多功能标定装置。

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供了用于微型土压力盒的多功能标定装置。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：用于微型土压力盒的多功能标定装置，包括多功能底板、设于所述多功能底板上的反力架立柱、设于所述反力架立柱上的反力架顶梁、设于所述反力架顶梁下方的压力传感器、设于所述压力传感器下方的液压千斤顶、设于所述液压千斤顶下方的加载件以及直径由小到大的多个标定筒，所述反力架立柱上设有用于将所述反力架顶梁固定在反力架立柱上不同位置的连接结构。

优选的，各所述标定筒的内壁上均具有填土厚度控制尺。

优选的，各标定筒内壁为抛光面，所述抛光面上设置硅油层，所述硅油层上设置聚四氟乙烯薄膜。

优选的，所述多功能底板上设置多个用于对应安放所述标定筒的定位槽，各所述定位槽具有相同的几何中心且该几何中心位于所述加载件轴线上。

优选的，还包括用于封堵各所述定位槽的封堵板。

优选的，所述多功能底板上设置固定孔以及与所述固定孔连通的穿线孔，所述固定孔上可拆卸设置封堵薄片。

优选的，所述多功能底板上设置用于保证多功能底板保持水平的多个调平螺栓。

优选的，所述加载件为工字型加载板，包括顶板、立柱及底板，所述底板由钢板以及粘贴在钢板底部的硅胶压板构成。

优选的，所述反力架顶梁包括反力架次梁、与所述反力架次梁两端可拆卸固定连接的两个反力架主梁，每个所述反力架主梁的两端均固定连接立柱套筒，所述连接结构为在所述反力架立柱上等距开设的销孔，所述立柱套筒通过插设在该立柱套筒上的销轴与所述销孔的配合实现在所述反力架立柱上不同位置的固定。

优选的，还包括用于放置在所述多功能底板上的开孔垫板。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，用于微型土压力盒的多功能标定装置，利用多功能底板上的定位槽与不同直径标定筒的配合，能够对同一个微型土压力盒在不同直径标定筒中分别进行土标试验，每个土标试验均可通过液压千斤顶分级加载不同的压力，从而得出不同直径标定筒对土标试验数据的影响以及影响的大小和趋势，这些结果可以对土标试验装置的设计以及土标试验进行指导，使得技术人员可以根据试验需求和标定系数的误差要求选取合适的标定筒，避免盲目采用标定筒，导致标定系数随机性增加的问题，对于相同试验要求的土标试验，技术人员可以根据上述指导选取相同的试验装置和试验方法，从而得出一致的标定系数。同时，将反力架顶梁固定在反力架立柱上不同位置连接结构以及压力传感器、液压千斤顶、加载件形成的加载结构，可进行大量程微型土压力盒的试验，不但设计巧妙，结构简单，造价低廉，操作方便，而且解决了现有技术中堆载方式无法进行大量程微型土压力盒的标定试验的问题。

更进一步的，各标定筒内壁上均具有填土厚度控制尺，填土厚度控制尺能够简单有效的控制微型土压力盒下方和上方的填土厚度，方便加载沉降值的估算，以便得出不同填土厚度对土标试验数据的影响以及影响的大小和趋势，这些结果可以对土标试验装置的设计以及土标试验进行指导。

更进一步的，各标定筒内壁为抛光面，抛光面上设置硅油层，硅油层上设置聚四氟乙烯薄膜，上述结构大大减少了标定筒内壁摩擦力对标定试验结果的影响。

更进一步的，各定位槽具有相同的几何中心且该几何中心位于所述加载件轴线上，防止加载过程中标定筒出现位置的偏移而产生的误差。

更进一步的，还包括用于封堵各所述定位槽的封堵板，封堵板的作用在大的标定筒试验时，封堵标定筒内部的定位槽，保证不同直径标定筒试验时均保持标定筒内的底面是平整的，这对对比试验非常重要。

更进一步的，多功能底板上设置固定孔以及与固定孔连通的穿线孔，固定孔上可拆卸设置封堵薄片，该结构使得本实用新型的多功能标定装置不仅能够对埋入式微型土压力盒进行试验而且还能够对嵌入式微型土压力盒进行试验，对于埋入式微型土压力盒进行试验时，只需用封堵薄片封堵固定孔即可，结构简单巧妙，大大拓展了试验范围。

更进一步的，多功能底板上设置多个调平螺栓，用于保证多功能底板保持水平，防止出现因多功能底板倾斜而影响试验的准确性。

更进一步的，加载件为工字型加载板，包括顶板、立柱及底板，结构简单，重量轻，顶板上方便设置百分表，底板由钢板以及粘贴在钢板底部的硅胶压板构成，使得底板刚中有柔，能够保证下压时填土受力均匀。

更进一步的，立柱套筒和连接结构的配合使得反力架顶梁为在反力架立柱上不同位置的固定，对于不同量程的土压力盒以及需要不同液压千斤顶和传感器的时候，可以方便的调整反力架顶梁的位置，从而得到合适的加载空间，结构简单，成本低，操作简便，非常实用。

更进一步的，还包括用于放置在所述多功能底板上的开孔垫板，在试验的时候选取不同硬度或材质的垫板，以便得出嵌入式微型土压力盒周围材料的性质因素对标定系数的影响。

附图说明

图1是本实用新型实施例中用于微型土压力盒的多功能标定装置的结构示意图。

图2是本实用新型实施例中多功能底板的结构示意图。

图3是本实用新型实施例中标定筒的结构示意图。

图4是图3的A处放大图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

用于微型土压力盒的多功能标定装置的实施例，如图1～4所示，包括多功能底板1、设于多功能底板上的反力架立柱2、设于反力架立柱2上的反力架顶梁3、设于反力架顶梁3下方的压力传感器7、设于压力传感器7下方的液压千斤顶6、设于液压千斤顶6下方的加载件5以及直径由小到大的多个标定筒4，本实施例中标定筒为四个，分别采用直径200mm，300mm，350mm，400mm的无缝钢管制成，标定筒壁厚为10mm，各标定筒内壁上均具有填土厚度控制尺401，各标定筒内壁为抛光面，抛光面上设置硅油层（图中未显示），硅油层上设置聚四氟乙烯薄膜（图中未显示），在其他实施例中还可以根据需求选用所需数目、所需直径以及所需壁厚的标定筒；反力架立柱2上设有用于将反力架顶梁3固定在反力架立柱2上不同位置的连接结构，本实施例中，反力架顶梁3包括反力架次梁301、与反力架次梁两端可拆卸固定连接的两个反力架主梁302，每个反力架主梁的两端均固定连接立柱套筒303，连接结构为在反力架立柱2上等距开设的销孔8，立柱套筒8通过插设在该立柱套筒上的销轴与销孔8的配合实现在反力架立柱2上不同位置的固定；多功能底板1上设置多个用于对应安放所述标定筒的定位槽104，各定位槽104具有相同的几何中心且该几何中心位于加载件轴线上，本实施例中，定位槽104为圆形槽，几何中心即为各圆形槽的圆心，用于微型土压力盒的多功能标定装置还设有用于封堵各定位槽104的封堵板（图中未显示），本实施例的多功能底板上设置固定孔102以及与固定孔连通的穿线孔103，固定孔102上可拆卸设置封堵薄片（图中未显示），这样在对嵌入式微型土压力盒进行试验时，嵌入式微型土压力盒的底部插入固定孔102且引线穿过穿线孔103即可，当需要对埋入式微型土压力盒进行试验时，用封堵薄片将固定孔102封堵即可；多功能底板上设置四个调平螺栓101，用于保证多功能底板1保持水平，防止出现因多功能底板1倾斜而影响试验的准确性；本实施例中，加载件5为工字型加载板，包括顶板501、立柱502及底板，底板由钢板503以及粘贴在钢板503底部的硅胶压板504构成，反力架立柱包括立柱本体和固定在立柱本体底部的连接板9，连接板9通过螺栓10可拆卸固定连接在多功能底板1上。

本实施例的用于微型土压力盒的多功能标定装置，利用多功能底板上的定位槽与不同直径标定筒的配合，能够对同一个微型土压力盒在不同直径标定筒中分别进行土标试验，每个土标试验均可通过液压千斤顶分级加载不同的压力，从而得出不同直径标定筒对土标试验数据的影响以及影响的大小和趋势，这些结果可以对土标试验装置的设计以及土标试验进行指导，使得技术人员可以根据试验需求和标定系数的误差要求选取合适的标定筒，避免盲目采用标定筒，导致标定系数随机性增加的问题，对于相同试验要求的土标试验，技术人员可以根据上述指导选取相同的试验装置和试验方法，从而得出一致的标定系数。同时，将反力架顶梁固定在反力架立柱上不同位置连接结构以及压力传感器、液压千斤顶、加载件形成的加载结构，可进行大量程微型土压力盒的试验，不但设计巧妙，结构简单，造价低廉，操作方便，而且解决了现有技术中堆载方式无法进行大量程微型土压力盒的标定试验的问题。

本实施例的各标定筒内壁上均具有填土厚度控制尺，填土厚度控制尺能够简单有效的控制微型土压力盒下方和上方的填土厚度，方便加载沉降值的估算，以便得出不同填土厚度对土标试验数据的影响以及影响的大小和趋势，这些结果可以对土标试验装置的设计以及土标试验进行指导；各标定筒内壁为抛光面，抛光面上设置硅油层，硅油层上设置聚四氟乙烯薄膜，上述结构大大减少了标定筒内壁摩擦力对标定试验结果的影响；各定位槽具有相同的几何中心且该几何中心位于所述加载件轴线上，防止加载过程中出现标定筒加载位置的偏移而产生的误差，封堵板的作用在大的标定筒试验时，封堵标定筒内部的定位槽，保证不同直径标定筒试验时均保持标定筒内的底面是平整的，这对对比试验非常重要；多功能底板上设置固定孔以及与固定孔连通的穿线孔，固定孔上可拆卸设置封堵薄片，该结构使得本实用新型的多功能标定装置不仅能够对埋入式微型土压力盒进行试验而且还能够对嵌入式微型土压力盒进行试验，结构简单巧妙，大大拓展了试验范围；加载件为工字型加载板，包括顶板、立柱及底板，结构简单，重量轻，顶板上方便设置百分表11，底板由钢板以及粘贴在钢板底部的硅胶压板构成，使得底板刚中有柔，能够保证下压时填土受力均匀；立柱套筒和连接结构的配合使得反力架顶梁为在反力架立柱上不同位置的固定，对于不同量程的土压力盒以及需要不同液压千斤顶和传感器的时候，可以方便的调整反力架顶梁的位置，从而得到合适的加载空间，结构简单，成本低，操作简便，非常实用；反力架立柱包括立柱本体和固定在立柱本体底部的连接板，连接板通过螺栓可拆卸固定连接在多功能底板上，拆装维修方便。

在本实用新型的其他实施例中，与上述实施例不同的是，反力架顶梁的反力架次梁和两个反力架主梁还可以一体设置；在本实用新型的其他实施例中，与上述实施例不同的是，设于液压千斤顶下方的加载件还可以为钢柱；在本实用新型的其他实施例中，与上述实施例不同的是，还包括用于放置在所述多功能底板上的开孔垫板，在试验的时候选取不同硬度或材质的垫板，以便得出嵌入式微型土压力盒周围材料的性质因素对标定系数的影响。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。