[发明专利]一种用于土的压力测定装置及方法

说明书

本发明涉及一种用于土的压力测定装置及方法，包括容器、液压传感器、感应装置、保护壳和用于采集液压传感器的压力信号的信号采集传输系统；所述容器两端开口，内部形成有空腔，所述液压传感器和感应装置分别设置于容器的空腔的两个开口端，中间填充满液体；液压传感器所在一端为内测端，感应装置所在一端为外感端；所述保护壳将液压传感器封闭在一个密闭空间内，内测端设置于保护壳内，外感端伸出保护壳外；本发明不需要通过变形量推算力，可以直接测得力的大小，土的压力测量精度高；采用膜片或者活塞结构，可以测定土压力；采用膜片、套环和滤网结构，能够更加准确的测定土中的孔隙压力。

技术领域

本发明涉及压力检测领域，具体涉及一种用于土的压力测定装置及方法。

背景技术

目前在工程施工以及科研过程中均会涉及到土的特征参数的问题，比如：土压力、土孔隙压力、地下水位和地下水压等参数，现有技术中主要是通过采用变形量推算力的方式获得相关参数，但是通常伴随着使用工况与标定条件不一致的情况，比如当土层受压之后，土层发生连续变形，土的模量一直处于变化中，此时采用变形量推算土压力会产生误差，无法准确的测量土的压力。此外，现在有的土压传感器可以直接测得土的压力，但是不能测得孔隙压力。目前尚且没有能够实时准确的测量各类状态下的土的压力特征参数的装置。

发明内容

针对以上缺陷，本发明提出一种用于土的压力测定装置及方法，这种装置不需要变形转化，就能够测得土的压力特征参数，测量值不受土的变形模量影响，测量精度高。

一种用于土的压力测定装置，包括容器、液压传感器、感应装置、保护壳和用于采集液压传感器的压力信号的信号采集传输系统，所述液压传感器与信号采集传输系统电性连接；

所述容器两端开口，内部形成有空腔，所述液压传感器和感应装置分别设置于容器的空腔的两个开口端，中间填充满液体；液压传感器所在一端为内测端，感应装置所在一端为外感端；所述液压传感器用于测定容器内的液体压力，所述感应装置用于感受外部压力并将压力通过空腔内填充的液体传向液压传感器；

所述保护壳用于将液压传感器封闭在一个密闭空间内，所述内测端及液压传感器设置于保护壳内，所述外感端伸出保护壳外；这样能够保证液压传感器仅能够与容器内的液体接触的一端受力，避免液压传感器出现周围受压的情况，从而保证了设备测量的准确性；

测定土体压力时，所述容器、液压传感器、感应装置和保护壳均放置于待测土层内，所述信号采集传输系统设置于待测土层外，所述信号采集传输系统通过线路与液压传感器连接。

这种结构当外界土体的压力作用于感应装置后，感应装置将相关压力传递至容器内的液体，由液压传感器直接测量液体压力的大小，不需要通过变形量推算力的方式获得力的相关参数，测量数据更准确。

在基础上，为了能够测定不同方向的土力学参数，所述容器为直管或弯管。容器为直管结构时，可以将其设置于土体内的竖直方向，容器的内测端和外感端的端面均与水平面平行，从而用于测量来自土体上方的压力；容器为弯管结构时，容器的内测端的端面与水平面平行，外感端的端面朝向土体侧面，这种结构可以用于测量来自土体侧向的压力，此外，外感端端面的法向为压力测定方向，通过改变容器的埋置方向或者设置不同的弯管角度还可以测量其他方向上土的压力。

在此基础上，所述容器可以为等径管或变径管。当所述容器为变径管时，变径管的内径连续变化，且外感端的端面面积大于内测端的端面面积。由于内测端连接的液压传感器为标准件，内测端的端面尺寸相对固定，如果外感端的面积太小容易受到边界摩擦、大粒径卡管等因素影响，因此，增大外感端面积有利于提高测量精度。

方案一：所述感应装置为允许孔隙水通过的第一滤网，所述第一滤网与容器在外感端处固定连接。该装置容器与外部连通，主要用于测定饱和土的孔隙水压力、非承压水土壤中的水位、以及承压水中的水压及其变化。