[发明专利]一种高灵敏度基坑侧壁压力测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程领域，特别是一种高灵敏度基坑侧壁压力测试装置。 

背景技术

在岩土工程领域，为研究工程结构在土体中的力学机理，在室内试验、现场原位试验以及土体长期监测中安置土压力盒来获得结构物与土体间的土压力是常用的方法。现有的土压力盒主要包括应变式和钢弦式两类，其中在应变式土压力盒内的环形凹槽上安装环形弹性膜片，通过黏贴在弹性膜片上的电阻应变片测量进行土压力的测量。由于电阻式应变片易受温度、湿度、导线长度等因素干扰，应变式土压力盒测量精度较低，结果可靠性较差。对于钢弦式土压力盒而言，金属薄膜内表面的两个支架张拉着一根钢弦，利用钢弦变形而造成的自振频率的变化来测量土压力。其测试精度与稳定性较好，但输出灵敏度较低，无法实现土压力值的连续测量。 

此外，虽然在实验室内土压力盒可以达到较高的精度，但是由于影响土压力测试效果的因素较多，现场土压力测试效果却往往不如人意。尤其是在进行基坑侧壁的压力测量时，即使是专业技术人员，也容易因操作不当而造成测试精度下降甚至土压力盒的失效。 

基坑侧壁土压力盒的埋置方法主要分为两类：钻孔埋设法和预埋法。钻孔埋设法是先浇筑基坑围护桩，后在桩侧钻孔，并利用土压力盒埋置装置将压力盒埋设到位，回填土并夯实。预埋法是先将土压力盒固定于桩孔侧壁，施以相应的保护措施，然后浇筑混凝土。不同于钻孔法，预埋法以原状土体作为待测土体，测试结果可靠性高，在实际工程中的应用更为广泛。 

但是，预埋法的测试效果与其埋置方式有较大的关系，影响其土压力测试效果的因素大概分为以下几类： 

1)匹配误差：土压力盒的埋入将改变天然地基或土工结构物中的初始应力场，尤其是压力盒周围土体中的应力分布。进一步讲，盒内金属膜片与周围土体的刚度匹配问题是造成土压力测试误差的主要因素。 

2)土盒接触问题：土压力盒通过盒中金属膜片在压力作用下产生的挠曲变形来实现土压力的测量，但在侧壁土压力的测量中，往往很难保证压力盒受压膜片与待测土体的密实接触。 

3)混凝土的影响：在混凝土浇筑过程中，水泥砂浆极易渗入并包裹压力盒膜片，造成土压力盒的失效。此外，混凝土收缩将造成压力盒的受压膜片与其后土体的脱开也 是困扰岩土测试人员的一大难题。 

4)盒体倾斜：在安装以及使用过程中，盒体摆放不正、基础不均匀沉降等诸多因素均会造成盒体的倾斜，从而影响土压力大小的测量。 

5)其他环境因素 

发明内容

要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提出一种高灵敏度基坑侧壁压力测试装置，解决现有的土压力盒埋设难度大、成活率低、基坑侧壁土压力测试不准确可靠的技术问题。 

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案： 

一种高灵敏度基坑侧壁压力测试装置，包括测试盒，所述测试盒由侧壁、顶板和底座围成封闭的空腔，并且顶板与底座平行对正，其中顶板与侧壁构成导轨滑块机构，底座与侧壁固定连接；顶板之上堆砌有细沙形成的沙堆，并且沙堆外部包裹有土工布；在测试盒的空腔内设置有核心压力测试系统，包括均匀分布的4个微型测距传感器和4个劲性压簧；所述微型测距传感器包括发射装置和接收装置，并且发射装置和接收装置一个位于顶板上、另一个位于底座上；所述劲性压簧一端固定在顶板上、另一端固定在底座上。