一種k0條件下土體動力學參數及各向異性測定儀的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種±體基本力學參數及微觀結構演化的裝置和方法，特別是設及一 種K0條件下±體動力學參數及各向異性測定儀。
【背景技術】
[0002] 砂±的最大動剪切模量和動壓縮模量是±動力學最基本的兩個參數，是巖±工程 計算和設計方面非常重要的基本參數，而不同的±體顆粒在不同的荷載作用下也經歷著微 觀結構的演化，而該一系列過程在基礎設施的設計和建造之前必須在實驗室里獲得定量的 分析，為將來工程的建造和運營中的安全性和耐久性的提高提供強有力的保證。目前，國內 巖±工程室內實驗里，測定最大動剪切模量通常用共振柱實驗獲得，由于共振柱本身的限 審IJ，首先它不能真正的獲得最大動剪切模量和動壓縮模量，已經有實驗證明；其次它不能保 證實驗樣本處在K0條件下，所W也不能真實反映現實條件下上的應力狀態；最后由于共振 柱實驗過程非常繁瑣，而且需要經驗非常豐富的實驗人員的操作才能獲得可靠的數據。

【發明內容】

[0003] 為了克服W上的技術不足，本發明的目的是提供一種室內測試K0狀態下±體基 本動力學參數^及±體微觀結構演化的測定儀，適用于粘性±和非粘性±。
[0004] 本發明提供一種K0條件下±體動力學參數及各向異性測定儀，其包括用于提供 荷載的加載裝置和模型箱，所述模型箱由用于存放待測±壤的容腔和可開啟的腔蓋構成， 所述加載裝置與模型箱的腔蓋連接，所述模型箱的水平方向和豎直方向分別設有用于檢測 待測±壤剪切模量和壓縮模量的壓電傳感器，所述模型箱的水平方向和豎直方向還設有用 于檢測待測±壤的水平±壓力和豎直±壓力的壓力薄膜傳感器，所述壓電傳感器與模型箱 的安裝處設置緩沖墊，所述腔蓋上還設有用于檢測待測±壤應力變化量的應變量檢測裝 置。
[0005] 所述壓電傳感器為彎曲元壓電傳感器，其包括位于兩端的振動發射器和振動接收 器，所述壓電傳感器外接計算機。
[0006] 所述緩沖墊位于模型箱的外壁W及壓電傳感器的安裝部之間。
[0007] 所述容腔由五塊可拆卸安裝的侶板構成。
[000引所述侶板上設有用于安裝壓電傳感器的安裝槽，所述壓電傳感器穿過安裝槽固定 連接。
[0009] 所述壓電傳感器位于容腔外側的部分與容腔外壁之間設有緩沖墊。
[0010] 所述壓電傳感器位于容腔內部的部位包裹環氧樹脂層。
[0011] 所述緩沖墊為硅膠材料制成。
[0012] 所述腔蓋的寬度小于容腔的寬度。
[0013] 本發明的有益效果是：在模型箱的內部安裝兩對壓電傳感器，分別安裝在水平方 向和垂直方向，測定剪切模量和壓縮模量；并在模型箱的水平方向和豎直方向貼上壓力薄 膜傳感器，測定水平±壓力和豎直±壓力，并獲得KO值的演化；模型箱頂部為加載裝置W控制和在大小。本發明提供了在K0狀態的±體的水平和豎直方向的剪切模量、壓縮模量W 及泊松比的計算所需的模型結構，進一步得到隨著荷載的增加可W得到此過程中上體顆粒 微觀結構的變化，本發明提高了±體測量模量準確性及K0狀態的力學響應，操作方便，可 罪度局。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖對本發明實施例作進一步說明：
[0016] 如圖1所示，本發明提供一種K0條件下±體動力學參數及各向異性測定儀，其包 括用于提供荷載的加載裝置和模型箱，所述模型箱由用于存放待測±壤的容腔和可開啟的 腔蓋構成，所述加載裝置與模型箱的腔蓋連接，所述模型箱的水平方向和豎直方向分別設 有用于檢測待測±壤剪切模量和壓縮模量的壓電傳感器，所述模型箱的水平方向和豎直方 向還設有用于檢測待測±壤的水平±壓力和豎直±壓力的壓力薄膜傳感器，所述壓電傳感 器與模型箱的安裝處設置緩沖墊，所述腔蓋上還設有用于檢測待測上壤應力變化量的應變 量檢測裝置。
[0017] 所述腔蓋的寬度小于容腔的寬度，在加載裝置提供的壓力的作用，當容腔內放置 待測砂±時，其腔蓋在加載裝置的作用下，向下移動，然后對待測砂±進行加壓，而其上設 有應變量檢測裝置，模型箱頂部為加載裝置W控制荷載大小，而應變量檢測裝置可W用于 記錄軸向應變量變化，加載裝置可W用氣動裝置，利用氣壓壓迫腔蓋，使得應變量檢測裝置 實時檢測應變量變化，加載裝置也可W用其他能夠提供壓力的裝置。
[0018] 在模型箱的水平方向和豎直方向貼上壓力薄膜傳感器，測定水平±壓力和豎直± 壓力，并獲得K0值的演化：
[0019] 的1二^其中。h為水平上壓力，。V為豎向±壓力。
[0020] 所述壓電傳感器為PiezoSystem公司的T220-A4-303Y彎曲元壓電傳感器，其包 括位于兩端的振動發射器和振動接收器，所述壓電傳感器外接計算機。在模型箱的內部安 裝兩對壓電傳感器，分別安裝在水平方向和垂直方向，測定剪切模量和壓縮模量。
[0021] 按照W下步驟獲得微觀結構的演化：
[002引 （1)6。'=V誠2P，其中G為剪切模量，V為剪切波速，i代表上顆粒的振動方向，j代 表波的傳播方向；
[002引（2化^二V/P，其中M為彈性模量，V為壓縮波速，j代表波的傳播方向；
[0024]做其中U為泊松比，1，j的意義與公式（1)中相同通過上述的計 斯j 算，公式（4)，可W得到微觀結構的演化參數FI。
[0025] (4)
【主權項】
1. 一種KO條件下土體動力學參數及各向異性測定儀，其特征在于：其包括用于提供荷 載的加載裝置和模型箱，所述模型箱由用于存放待測土壤的容腔和可開啟的腔蓋構成，所 述加載裝置與模型箱的腔蓋連接，所述模型箱的水平方向和豎直方向分別設有用于檢測待 測土壤剪切模量和壓縮模量的壓電傳感器，所述模型箱的水平方向和豎直方向還設有用于 檢測待測土壤的水平土壓力和豎直土壓力的壓力薄膜傳感器，所述壓電傳感器與模型箱的 安裝處設置緩沖墊，所述腔蓋上還設有用于檢測待測土壤應力變化量的應變量檢測裝置。
2. 根據權利要求1所述的一種KO條件下土體動力學參數及各向異性測定儀，其特征在 于，所述壓電傳感器為彎曲元壓電傳感器，其包括位于兩端的振動發射器和振動接收器，所 述壓電傳感器外接計算機。
3. 根據權利要求1所述的一種KO條件下土體動力學參數及各向異性測定儀，其特征在 于，所述緩沖墊位于模型箱的外壁以及壓電傳感器的安裝部之間。
4. 根據權利要求1所述的一種KO條件下土體動力學參數及各向異性測定儀，其特征在 于，所述容腔由五塊可拆卸安裝的鋁板構成。
5. 根據權利要求4所述的一種KO條件下土體動力學參數及各向異性測定儀，其特征在 于，所述鋁板上設有用于安裝壓電傳感器的安裝槽，所述壓電傳感器穿過安裝槽固定連接。
6. 根據權利要求5所述的一種KO條件下土體動力學參數及各向異性測定儀，其特征在 于，所述壓電傳感器位于容腔外側的部分與容腔外壁之間設有緩沖墊。
7. 根據權利要求1、2、5或6所述的一種KO條件下土體動力學參數及各向異性測定儀， 其特征在于，所述壓電傳感器位于容腔內部的部位包裹環氧樹脂層。
8. 根據權利要求1所述的一種KO條件下土體動力學參數及各向異性測定儀，其特征在 于，所述緩沖墊為硅膠材料制成。
9. 根據權利要求1所述的一種KO條件下土體動力學參數及各向異性測定儀，其特征在 于，所述腔蓋的寬度小于容腔的寬度。
【專利摘要】本發明提供一種K0條件下土體動力學參數及各向異性測定儀，其包括用于提供荷載的加載裝置和模型箱，所述模型箱由用于存放待測土壤的容腔和可開啟的腔蓋構成，所述加載裝置與模型箱的腔蓋連接，所述模型箱的水平方向和豎直方向分別設有用于檢測待測土壤剪切模量和壓縮模量的壓電傳感器，所述模型箱的水平方向和豎直方向還設有用于檢測待測土壤的水平土壓力和豎直土壓力的壓力薄膜傳感器，所述壓電傳感器與模型箱的安裝處設置緩沖墊，所述腔蓋上還設有用于檢測待測土壤應力變化量的應變量檢測裝置，本發明提高了土體測量模量準確性及K0狀態的力學響應，操作方便，可靠度高。
【IPC分類】G01N3-08
【公開號】CN104880366
【申請號】CN201510274039
【發明人】李博, 王朝亮, 茍長飛, 杜運國
【申請人】溫州大學甌江學院
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年5月26日