[发明专利]不同应力路径下侧向基床反力系数室内测试装置

说明书

本发明公开了一种不同应力路径下侧向基床反力系数室内测试装置，包括测试箱体、加载装置及扁铲侧胀仪，所述测试箱体由金属框架和有机玻璃板组成，测试箱体单侧面局部开口设有允许荷载板自由推进的空腔，顶面开口设有两根用于固定千斤顶反力架的支撑杆。所述加载装置为扁铲侧胀仪的贯入测试及土体顶面、侧面载荷板的不同应力路径加载试验提供力源，载荷施加大小由安装在加载装置上的压力传感器读取。本发明装置可以用于综合测定不同应力路径下的土体侧向基床反力系数及其变化规律，具有高效、简便、快捷的优点。

技术领域

本发明属于岩土工程测试领域，涉及水平受荷桩、基坑围护与隧道支护设计的土体侧向基床反力系数确定问题，具体来说是一种不同应力路径下侧向基床反力系数室内测试装置。

背景技术

侧向基床反力系数是水平受荷桩、基坑围护和隧道支护设计的重要工程参数，其受诸多因素影响。目前各类工程测试方法可靠度较低，原位测试精度又较难保证。而规范法中给出的各土层侧向基床反力系数范围变化大，难以结合实际土层条件确定具体数值。传统侧向基床反力系数一般通过旁压试验来估算或利用水平静载试桩进行反算，但这两种方法耗时较长且费用较高。因而，如何有效地获得侧向基床反力系数一直是岩土工程界的难题之一。

扁铲侧胀试验是一种侧向受荷试验，其对土体的扰动小，可提供连续的土性参数。扁铲侧胀仪的工作原理是利用静力或动力把扁铲探头贯入土中，达测试深度后，利用气压使扁铲侧面的圆形钢膜向外扩张以测得压力与变形关系，进而利用扁铲侧胀数据换算求解侧向基床反力系数。目前该方法已经较为成熟，很多行之有效的计算模型可以采用。

利用扁铲侧胀试验不仅能较为准确地获得土层的侧向基床反力系数，还能近似连续地得到侧向基床反力系数随深度的变化关系。依托实际工程开展现场原位扁铲侧胀试验无疑是最直接、可靠的方法，但现场试验测试费用昂贵，受场地条件、施工环境的影响严重，且测试细节不容易把握控制。因此，研制室内测试装置快速测定土体侧向基床反力系数具有较大的实用价值和经济价值，且室内测试加载条件便于控制，测试高效快捷，造价又低于现场试验。但目前还没有一套室内测定土体侧向基床反力系数的装置及标准试验方法。侧向基床反力系数影响因素众多，除了与土体本身的性质(如土类、地下水条件、前期固结压力和密实度等)有关外，还与加载应力路径、加载速率等因素有关。特别是不同应力路径下的侧向基床反力系数确定更是难点问题，通过室内试验装置模拟土体的不同加载应力路径，继而测试土体侧向基床反力系数是行之有效的解决方法。

发明内容

发明目的：为了克服现有土体侧向基床反力系数确定方法的不足与缺陷，本发明提出一种可以测试不同应力路径下侧向基床反力系数室内测试装置，从而利于研究不同状态土体侧向基床反力系数取值及其变化规律。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的不同应力路径下侧向基床反力系数室内测试装置，包括测试箱体、加载装置及扁铲侧胀仪，所述加载装置为扁铲侧胀仪的贯入测试及土体顶面、侧面载荷板的不同应力路径加载试验提供力源。

具体地，所述测试箱体是由金属框架和有机玻璃板组成的正方体，有机玻璃安装在箱体的侧面和底面上，一个侧面的有机玻璃上具有开口。即所述测试箱体的侧面和底面被有机玻璃板封闭，顶面开口，其中一个侧面不完全封闭。

具体地，所述开口处安装有侧面载荷机构，所述侧面载荷机构包括依次连接的载荷板、顶推杆、千斤顶、反力梁和反力架，所述反力架固定连接在测试箱体上。在测试箱体的侧面上局部开设有允许荷载板自由推进的空腔。

具体地，所述载荷板通过顶推杆传力，在液压千斤顶的加、卸载下水平前进或后退；所述顶推杆安置在滑道内，顶推杆、滑道、液压千斤顶三者中心轴线位于同一水平线上；所述顶推杆与液压千斤顶之间设有用于测试液压千斤顶加载水平的压力传感器，所述顶推杆侧面还安装有位移读取装置。

具体地，所述测试箱体的顶面设有横向的支撑杆，所述支撑杆上安装有顶面载荷机构和扁铲侧胀仪贯入机构，所述顶面载荷机构和扁铲侧胀仪贯入机构均包括反力架、反力梁和千斤顶。