一种改进原位十字板剪切法检测方法与检测装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种改进原位十字板剪切法检测方法与检测装置，测试在不同深度处、不同土质的十字板剪切试验过程中土体对十字板的反向压力的强度分布来对十字板实验在各个深度处测得的抗剪强度的准确性进行验证。其包括十字板剪切仪、压力膜，用于接收十字板所受压力的数据采集系统，所述的压力膜贴于十字板剪切仪的十字板表面，并与压力薄膜传感器配合，对十字板在剪切过程的压力进行记录。本发明可以有效地评价不同黏土在不同深度所测得的抗剪强度的准确性，可以在工程中优化设计参数、施工工艺和施工过程，操作方便，可靠度高。
【专利说明】
一种改进原位十字板剪切法检测方法与检测装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种改进原位十字板剪切法检测方法与检测装置，主要适用于淤泥、 齡泥质粘土和粘土。
【背景技术】
[0002] 十字板剪切试验已广泛地用于测定饱和软粘性土杭剪强度，是求算地基承载力、 围堤稳定、软粘土的灵敏度及固结历史等地基力学参数不可缺少的原位测试手段。
[0003] 然而在运用原位十字板剪切试验测量黏土的抗剪强度时无法保证所测得的数据 的准确性，主要是剪应力分布、触变效应等方面，使得难以追踪实验过程十字剪切板与土的 接触应力的变化，目前大多是对所测得的数据进行修正，但是数据的合理性仍然无法得到 保证，而且不同的修正方法处理得到的结果之间也存在着较大的差别，而没有一种较好的 方法对剪切实验过程中的抗剪强度的准确性进行评价。
[0004]因此有必要提出一种无损的、能追踪过程的、且结果可靠的检测装置，改良抗剪强 度、灵敏度等指标的评价方法。
【发明内容】
[0005] 为了能够准确评价十字板剪切试验所测得抗剪强度，本发明提供了一种改进原位 十字板剪切法检测方法和检测装置。
[0006] 本发明提供:一种改进原位十字板剪切法检测方法，其步骤如下：
[0007] 一、在十字板的各个侧板贴上压力膜，该压力膜与外部的数据采集装置连接；
[0008] 二、按照传统十字板剪切试验规程进行试验，并记录压力膜在加载过程中的电压 的变化，并通过数据采集装置将电压转换为压力；
[0009] 三、利用数据采集装置采集的压力，计算十字板的各个侧板上的合力，并通过公式 JL · OdA获到弯矩，式中L为力臂，O为侧板上的应力，A为侧板面积；
[0010] 四、通i3
:得抗剪强度Tf，式中JL · 〇dA为侧板的弯矩，2*JL · 〇 dA为剪切破坏时的扭力免，H是十子板的尚度，D是十字板的直径。
[0011] 对步骤一中的压力膜进行防水处理，并在外面涂上防腐油漆。
[0012] -种基于上述检测方法的改进原位十字板剪切法检测装置，其包括电测式十字板 剪切仪，所述电测式剪切法检测装置包括探杆杆轴以及安装在探杆杆轴的十字板，所述十 字板垂直交叉形成十字形，在十字板的各个侧板上设置压力膜，所述压力膜与设置在外侧 的数据采集装置电连接。
[0013] 所述压力膜的数据线埋设于探杆杆轴内部，并与数据采集装置连接。
[0014] 所述数据采集装置包括压力膜传感器和电脑。
[0015] 所述压力膜为矩形，贴附在侧板中心位置。
[0016] 本发明通过在十字板头贴上一层压力膜，在进行十字板剪切试验过程中时，实时 监测十字板头所受到的压力在整个接触面上的分布，而产生的电压可以通过压力膜传感器 进行收集，再根据标定的电压与压力的公式转换成压力;然后通过力跟扭矩之间的换算可 以得到所需要的扭矩，再通过将扭矩换算成抗剪强度，从而提高十字板剪切原位实验的准 确性。
【附图说明】
[0017] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0018] 图1是本发明的简单示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：
[0020] 而本发明提供一种原位十字板剪切试验有效性的检测方法以及检测装置，测试在 不同深度处、不同土质的十字板剪切试验过程中土体对十字板的反向压力的强度分布来对 十字板实验在各个深度处测得的抗剪强度的准确性进行验证。
[0021] 现有的十字板剪切试验，则是利用杆轴带动十字板旋转，通过杆轴的旋转角度以 及力矩得出最大扭矩值，但是该种方式会受到机械安装、钻杆弯曲和轴杆摩擦等因素影响， 从而导致测得的抗剪强度存在误差。
[0022] 如图1所示，本发明提供了一种改进原位十字板剪切法检测装置，其在现有的电测 式十字板剪切仪基础上，即在十字板4的各个侧板上设置压力膜1，所述压力膜1与设置在外 侧的数据采集装置电连接，通过旋转探杆杆轴5,使得十字板克服土壤压力，而该压力作用 在压力膜1上，则使压力膜1产生了电压的变化，而该电压变化则被压力膜传感器2收集，输 送至电脑3,电脑3根据标定的电压与压力的换算公式转换成压力，然后通过力跟扭矩之间 的换算可以得到所需要的扭矩，再通过将扭矩换算成抗剪强度，由于其直接检测土壤作用 在十字板4上的压力，从而在数据收集上更加准确，从而提高十字板剪切原位实验的准确 性。
[0023] 而所述压力膜1的数据线埋设于探杆杆轴5内部，并与数据采集装置连接，则是避 免数据线在土壤中损坏，同时也能避免数据线对十字板的影响，极大的增加了其检测精 度。
[0024]所述压力膜1为矩形，贴附在侧板中心位置，更大的检测十字板4受到的压力，以提 高检测的精度。
[0025] 采用该装置可以准确地提供在十字板剪切试验时，十字板所受的反向压力，并以 此得到抗剪强度，可以提高十字板试验的准确性，与传统的十字板剪切试验相比，从根本上 消除了机械安装、钻杆弯曲和轴杆摩擦等因素影响，更能反映抗剪强度的真实值，操作方 便，可靠度高。
[0026] 本发明还公开了一种检测方法，
[0027] 其步骤如下：
[0028] -、在十字板的各个侧板贴上压力膜，十字板垂直交叉形成十字形，故有四个侧 板，在四个侧板上均贴上压力膜，在贴附压力膜之前，先将压力膜进行防水处理，并在外面 涂上防腐油漆，然后将该压力膜与外部的数据采集装置连接；
[0029] 二、按照传统十字板剪切试验规程进行试验，并记录压力膜在加载过程中的电压 的变化，并通过数据采集装置将电压转换为压力F，由于压力膜为整张贴附在十字板上，则 可以获得各个点的电压变化，即可以得到一个侧板上的各个点的压力；
[0030] 三、利用数据采集装置采集的压力，计算十字板的各个侧板上的合力，即将各个侧 板的压力加在一起获得合力F合，应力则通过压力与压力所作用的面积的关系获得，单位面 积的压力即为应力，然后通过公式jl · OdA获到弯矩，式中L为力臂，〇为侧板上的应力，A为 侧板面积；
[0031] 四、通j：
突得抗剪强度Tf，式中JL · OdA为侧板的弯矩，2*JL · O dA为剪切破坏时的扭力矩，H是十字板的高度，D是十字板的直径。
[0032] 由于检测数据是直接从十字板的侧板上获得，因此得到的抗剪强度，消除了由机 械安装、钻杆弯曲、轴杆摩擦等因素带来的影响，从而使得采用该种检测方法，可以更加精 准的获得抗剪强度，同时本申请是在现有的电测式十字板剪切仪基础上改进获得的，故可 将本方法获得的抗剪强度与原方法获得的抗剪强度进行比较，以得出两者之间的差值，从 而可以作为原始检测方法的精准度的评价条件。
[0033] 实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在 本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种改进原位十字板剪切法检测方法，其特征在于:其步骤如下： 一、 在十字板的各个侧板贴上压力膜，该压力膜与外部的数据采集装置连接； 二、 按照传统十字板剪切试验规程进行试验，并记录压力膜在加载过程中的电压的变 化，并通过数据采集装置将电压转换为压力； Ξ、利用数据采集装置采集的压力，计算十字板的各个侧板上的合力，并通过公式化· odA获到弯矩，式中L为力臂，0为侧板上的应力，A为侧板面积； 四、通过获得抗剪强度Tf，式中化· odA为侧板的弯矩，2*化· odA为 剪切破坏时的扭力矩，Η是十字板的高度，D是十字板的直径。2. 根据权利要求1所述的改进原位十字板剪切法检测方法，其特征在于:对步骤一中的 压力膜进行防水处理，并在外面涂上防腐油漆。3. -种基于上述权利要求1或2所述的检测方法的改进原位十字板剪切法检测装置，其 包括电测式十字板剪切仪，所述电测式剪切法检测装置包括探杆杆轴W及安装在探杆杆轴 的十字板，所述十字板垂直交叉形成十字形，其特征在于:在十字板的各个侧板上设置压力 膜，所述压力膜与设置在外侧的数据采集装置电连接。4. 根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于:所述压力膜的数据线埋设于探杆杆轴 内部，并与数据采集装置连接。5. 根据权利要求3或4所述的检测装置，其特征在于:所述数据采集装置包括压力膜传 感器和电脑。6. 根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于:所述压力膜为矩形，贴附在侧板中屯、 位置。
【文档编号】G01N3/06GK105842085SQ201610302462
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月9日
【发明人】李博, 陈亮亮, 郑华, 杜运国, 王朝亮, 周剑毅
【申请人】温州大学瓯江学院, 温州市铁路与轨道交通投资集团有限公司