[发明专利]土体三类侧向压力值的测试装置及测试方法

说明书

本发明提供一种土体三类侧向压力值的测试装置及测试方法，其中的装置包括钢板模框、底板、钢板转轴、旋转钢板和拉杆，底板插接在钢板模框的底部与钢板模框围成腔体，在钢板模框的顶部突出有连接部，钢板转轴贯穿连接部；旋转钢板位于钢板模框内，并与钢板转轴焊接，旋转钢板将底板与钢板模框围成的腔体分隔成土体腔室和气囊腔室，在气囊腔室内设置有乳胶气囊，乳胶气囊通过充排气管与气泵相连接；在充排气管上连接有气囊测压表；在钢板转轴的两端固定有转动指针，在钢板模框上印有刻度线；拉杆与旋转钢板焊接，且拉杆的两端分别伸出钢板模框的侧壁。本发明可应用于无法成型的砂土、碎石土、强风化泥页岩体的测试，且测试过程快速、测试成本经济。

技术领域

本发明涉及一种土体侧向压力测试装置和方法，具体来说是一种使竖向压力作用下的土体发生不同类型的侧向变形，采用气囊压力平衡不同类型侧向变形下的土体侧向压力，从而测试出土体三类侧向压力(静止、主动、被动)值的装置和方法。

背景技术

土体边坡的支挡设计实质是设计出安全、经济的支挡结构(如重力式墙、桩板墙、锚钉等)来平衡土体的侧向压力，以保持边坡的安全稳定，因此土体侧向压力值的准确测试对于边坡的支挡设计至关重要。在三类侧向压力中，由于一般的边坡都允许坡体发生一定量的向外变形，支挡结构设计时土体侧向压力按主动侧向压力值计算；当坡顶有非常重要的建筑物时，不允许坡体向外变形，此时土体侧向压力按静止侧向压力值计算；当边坡受外力作用向坡体内变形时，土体侧向压力按被动侧向压力值计算。

目前，在土体边坡设计时，土体侧向压力值主要是按照规范公式计算得出，规范公式是根据土体的抗剪强度参数，即粘聚力c和内摩擦角φ，并假定边坡的破裂面为直线，从而理论推导得出，由于粘聚力c值和内摩擦角φ往往不准确，加上破裂面人为假设成直线，因此按规范公式计算出的侧向压力值与支挡结构施工完成后的监测值相差较大，无法保证支挡结构设计的安全与经济。

公开号为CN105784495A、名称为《一种测量岩土材料侧压力系数及泊松比的装置》的发明专利，只能用于测试土体静止时(即土体不发生任何侧向变形时)的侧向压力，且该专利中岩土材料是制好的标准圆柱状土体，且要求圆柱状土体的直径比钢环直径小10毫米，否则无法放入钢环，对于许多土体，如砂土、碎石土、强风化泥页岩体，根本无法制作成圆柱状试样，更无法放入钢环，因此，该专利只能对强度较大的粘性土有效。

公开号为CN103076436B、名称为《测量土体侧向压力用装置以及固结仪》的发明专利，同样是只能用于测试土体静止时的侧向压力，其通过空腔环刀内壁孔洞处的薄膜压力来感应侧向压力，由于孔洞面积很小，加上薄膜与环刀(通常为不锈钢)刚度差别很大，必然会发生应力转移，因此测试出的侧向压力准确性不够可靠。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种土体三类侧向压力值的测试装置及测试方法，以解决上述背景技术所指出的问题。

本发明提供的土体三类侧向压力值的测试装置，包括：钢板模框、旋转钢板、底板、钢板转轴、转动指针、拉杆、乳胶气囊、充排气管和气囊测压表；其中，底板插接在钢板模框的底部，底板与钢板模框围成一个腔体；在钢板模框的两个长壁的顶部分别突出有连接部，在连接部上开设有圆孔，钢板转轴穿过圆孔，使钢板转轴的两端露在连接部外；旋转钢板位于钢板模框内，并与钢板转轴焊接，随钢板转轴同步转动，旋转钢板将钢板模框的内部空间分隔成土体腔室和气囊腔室，在土体腔室的顶部盖有承载板，在气囊腔室的顶部盖有乳胶气囊盖板；乳胶气囊置于气囊腔室内，且乳胶气囊与充排气管的一端相连通，充排气管的另一端从乳胶气囊盖板穿出与气泵相连接；气囊测压表连接在充排气管上；转动指针固定在钢板转轴的两端，与钢板转轴同步转动，在钢板模框上对应于转动指针的转动轨迹的位置印有刻度线；拉杆与旋转钢板焊接，且拉杆的两端分别伸出钢板模框的两个长壁，拉杆的两端分别通过螺丝与钢板模框的两个长壁固定。

本发明提供的土体三类侧向压力值的测试方法，用于分别测试土体的静止侧向压力值、被动侧向压力值和主动侧向压力值；其中，

测试土体的静止侧向压力值的过程，包括：