一种土体动力测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种土体动力测试装置，涉及海洋测试设备的技术领域。本发明专利技术包括测试箱，测试箱的底部铺设有土体，测试箱的内部盛装有海水，测试箱上设有压力测量机构，测试箱的上方连接有加载板机构；加载板机构连接有循环动力机构和位移测量机构，压力测量机构连接有计算机控制机构，加载板机构包括位于底部具有平面结构的板体和位于板体上部的锥体。本发明专利技术的加载板机构对土体形成中间压力大而周边压力逐渐减小的平面加载变化，产生类似波峰到波谷过渡的波浪加载效果，有效模拟了波浪作用下海床土体的液化情况，真实反映了波浪作用下海床土体的动力学特性，准确测定了海床土体液化时的孔压和土压，操作方便，经济实用。

A dynamic testing device for soil mass

The invention provides a soil dynamic testing device, which relates to the technical field of ocean testing equipment. The invention comprises a test box, the bottom of the test box is paved with soil, the inside of the test box is filled with sea water, a pressure measuring mechanism is arranged on the test box, a loading plate mechanism is connected above the test box, a cyclic power mechanism and a displacement measuring mechanism are connected with the loading plate mechanism, and a computer control mechanism is connected with the pressure measuring mechanism. The loading plate mechanism comprises a plate body with a plane structure at the bottom and a cone on the upper part of the plate body. The loading plate mechanism of the present invention can form a plane loading change with high intermediate pressure and gradually decreasing peripheral pressure on the soil, and produce a wave loading effect similar to the wave peak-to-trough transition, effectively simulates the liquefaction of seabed soil under wave action, truly reflects the dynamic characteristics of seabed soil under wave action, and accurately measures the dynamic characteristics of seabed soil under wave action. The pore pressure and earth pressure in seabed soil liquefaction are fixed, and the operation is convenient, economical and practical.

【技术实现步骤摘要】
一种土体动力测试装置
本专利技术涉及海洋测试设备的
，特别是指一种土体动力测试装置。
技术介绍
较大的风浪会使海床发生液化，波浪引起的海床液化问题是海岸及近海工程必须考虑的关键问题之一，波浪作用下海床的稳定性分析也是海底管线、防波堤和海洋平台基础设计中的重要内容。波浪作用使海床产生振荡孔隙水压力和残余孔隙水压力，当孔隙水压力来不及消散，海床内部孔隙水压力就会积累，即残余孔隙水压力上升，从而引起土体有效应力降低，削弱海床土体的抗剪切强度甚至导致土体的液化。海床土体在波浪作用下发生液化，液化在发生和发展的过程中，有效应力减小，土体呈现出流体状态，超孔隙水压力与土体的自身重力相等。目前，在波浪作用下海床土体的液化研究中主要依靠动三轴仪或波浪水槽对海水下土体液化情况进行监测。动三轴仪包括压力室、激振设备和量测设备三个组成部分，这种动三轴仪的压力室尺寸过小，不能实现波浪的一个加载过程中对海床土体水平向上的波浪形加载模式，不能真正模拟波浪作用下海床土体的液化情况，无法满足实验需求，而且，这种动三轴仪价格昂贵；波浪水槽可以通过造波机模拟波浪作用下海床土体的液化试验，但是，这种波浪水槽需要的海水用量很大，而且，无法实现大波浪对海床作用的模拟，工作量大，波浪水槽费用高。
技术实现思路
本专利技术提出一种土体动力测试装置，解决了现有技术中动三轴仪和波浪水槽无法有效模拟波浪作用下海床土体的液化情况而导致其测试结果不准确、工作量大和费用高的问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：包括测试箱，所述测试箱的底部铺设有土体，所述测试箱的内部盛装有海水，所述测试箱上设有用于对其内土压和孔压进行测试的压力测量机构，所述测试箱的上方连接有加载板机构；所述加载板机构连接有驱动其沿着竖直方向做往复直线运动的循环动力机构，所述加载板机构还连接有对其运动位移进行监测的位移测量机构，所述压力测量机构连接有计算机控制机构，所述位移测量机构也与所述计算机控制机构连接；所述加载板机构包括加载板，所述加载板包括位于底部具有平面结构的板体和位于所述板体上部的锥体，所述加载板具有弹性，所述锥体与所述循环动力机构连接，所述板体向上运动远离所述测试箱，所述板体向下运动进入所述测试箱的海水中。本专利技术的测试箱连接有锥型加载板，这种锥型设置的加载板具有上小下大的构造，在一次加载过程中，对土体形成中间压力大而周边压力逐渐减小的平面加载变化，产生类似波峰到波谷过渡的波浪加载效果，有效模拟了波浪作用下海床土体的液化情况，真实反映了波浪作用下海床土体的动力学特性；本专利技术在位移测量机构、压力测量机构和计算机控制机构的配合作用下，准确测定了海床土体液化时的孔压和土压，操作方便，经济实用。本专利技术的土体动力测试装置是一种模拟波浪施加于海床土体不同平面处不同垂向荷载的循环加载及测量的装置，涉及到在垂向荷载作用下，土体发生液化时对土体中土压和孔压的测试，可用于波浪作用下海床土体的液化研究的设备。作为一种优选的实施方案，所述循环动力机构包括电机、转盘、调位杆和加载杆，所述电机与所述转盘连接，所述调位杆的一端与所述转盘固定连接，所述调位杆的另一端与所述加载杆的一端转动连接，所述加载杆的另一端与所述锥体连接。循环动力机构可实现加载板机构的垂向循环加载，当电源接通时，电机带动转盘进行旋转运动，转盘的旋转运动通过调位杆转化为加载杆的竖直方向上的直线运动，从而带动加载板进行竖直方向上的往复直线运动，进而对土体施以周期性压力，从而模拟波浪对海底土体的作用。作为一种优选的实施方案，所述转盘上设有调位槽，所述调位杆的一端与所述调位槽固定连接，所述转盘的底部设有支撑座，所述加载杆包括位于同一条竖直直线上的第一加载杆和第二加载杆，所述第一加载杆和所述第二加载杆通过定位套筒连接。在调位槽里，靠近圆心的地方，转幅小，加载杆上下运动的幅度也小，反之，远离圆心的地方，转幅大，加载杆上下运动的幅度也大；通常情况下，调位杆通过螺钉固定在调位槽内，如果需要调节调位杆与圆心的距离，松动螺钉，滑动调位杆，到指定位置，再拧紧螺钉，即可。转盘安装在支撑座上，使其稳固放置，方便使用；第一加载杆和第二加载杆在定位套筒的作用下，使其直线运动稳固，不会出现偏离现象，充分保证了加载板机构在同一直线上的往复运动。作为一种优选的实施方案，所述位移测量机构包括位移传感器、设置在所述锥体上的反射板和设置在所述板体上的第一压力探头，所述测试箱上设有支架，所述位移传感器位于所述支架上，所述位移传感器、所述反射板和所述第一压力探头位于同一条直线上，所述第一压力探头通过第一导线与所述计算机控制机构连接。位移传感器通过支架固定在测试箱的上方并距离测试箱有足够的距离，保证了位移传感器的稳定安装，同时也不妨碍加载板机构的上下方向上的往复直线运动；位移传感器、反射板与第一压力探头在布置上一一对应，位移传感器可以通过反射板感应加载板的运动距离计算出加载板上不同部位的运动距离，从而通过位移测量机构测定加载板机构的运动距离，同时通过第一压力探头测得该位置的受力变化，实时记录了加载过程中加载板底部的运动位移，从而判断土体液化时的应力情况。在模拟波浪作用下，同一平面上不同位置的土体在测得其应力大小的同时，还测得该位置的应变状态，实现了同一平面上不同位置土体的应力应变状态的一一对应。作为一种优选的实施方案，所述锥体上设有供所述第一导线通过的通孔，所述板体上设有安装所述第一压力探头的安装孔。这种锥型设置的加载板机构可以是圆锥形，也可以是多棱锥形，例如：四棱锥；通常情况下，测试箱的形状与加载板的形状对应一致，加载板为圆锥形，测试箱则为圆柱形，加载板为四棱锥形，测试箱则为长方体形；锥体上设有通孔，第一导线通过通孔汇集到一起，并在远离加载板机构的方向固定，避免了第一导线对加载板机构运动过程的影响。加载板与测试箱之间留有一定空间，在加载过程中，测试箱底部上的土体受到垂向荷载而产生向周边膨胀的趋势，用于模拟波浪作用时前后连续波浪对海底土体的作用。作为一种优选的实施方案，所述压力测量机构包括第二压力探头，所述第二压力探头包括孔压探头和土压探头，所述第二压力探头沿所述测试箱的周向呈均匀阵列分布，所述第二压力探头通过第二导线与所述计算机控制机构连接。在测试箱的同一位置上同时测定其土压和孔压，因此，在同一位置处同时安装了土压探头和孔压探头；通常情况下，孔压探头和土压探头按照一定刻度沿测试箱的周向均匀布置，每个布置点的土压探头和孔压探头并排设置于同一深度处，用以测量土体在整个试验过程中的受力情况，并通过计算机控制机构直接显示或控制。作为一种优选的实施方案，所述测试箱上设有供所述第二压力探头穿过并使其放置的探头孔，所述探头孔上设有用于对所述测试箱进行密封的密封装置，所述探头孔的数量大于所述第二压力探头的数量。探头孔的一端即位于测试箱的内壁的一侧安放有第二压力探头即土压探头和孔压探头，第二导线沿着探头孔由测试箱的内部向外穿出，在测试箱的外部探头孔采用密封装置进行密封，充分保证了测试箱内海水的稳定性；探头孔的数量很多，可以根据实际情况选择需要安装压力测量机构的位置，选择灵活。作为一种优选的实施方案，所述密封装置包括内密封柱和套设在所述内密封柱外部的外密封柱，所述内密封柱和所述外密封柱通过螺纹连接，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土体动力测试装置，其特征在于：包括测试箱，所述测试箱的底部铺设有土体，所述测试箱的内部盛装有海水，所述测试箱上设有用于对其内土压和孔压进行测试的压力测量机构，所述测试箱的上方连接有加载板机构；所述加载板机构连接有驱动其沿着竖直方向做往复直线运动的循环动力机构，所述加载板机构还连接有对其运动位移进行监测的位移测量机构，所述压力测量机构连接有计算机控制机构，所述位移测量机构也与所述计算机控制机构连接；所述加载板机构包括加载板，所述加载板包括位于底部具有平面结构的板体和位于所述板体上部的锥体，所述板体具有弹性，所述锥体与所述循环动力机构连接，所述板体向上运动远离所述测试箱，所述板体向下运动进入所述测试箱的海水中。

【技术特征摘要】
1.一种土体动力测试装置，其特征在于：包括测试箱，所述测试箱的底部铺设有土体，所述测试箱的内部盛装有海水，所述测试箱上设有用于对其内土压和孔压进行测试的压力测量机构，所述测试箱的上方连接有加载板机构；所述加载板机构连接有驱动其沿着竖直方向做往复直线运动的循环动力机构，所述加载板机构还连接有对其运动位移进行监测的位移测量机构，所述压力测量机构连接有计算机控制机构，所述位移测量机构也与所述计算机控制机构连接；所述加载板机构包括加载板，所述加载板包括位于底部具有平面结构的板体和位于所述板体上部的锥体，所述板体具有弹性，所述锥体与所述循环动力机构连接，所述板体向上运动远离所述测试箱，所述板体向下运动进入所述测试箱的海水中。2.根据权利要求1所述的土体动力测试装置，其特征在于：所述循环动力机构包括电机、转盘、调位杆和加载杆，所述电机与所述转盘连接，所述调位杆的一端与所述转盘固定连接，所述调位杆的另一端与所述加载杆的一端转动连接，所述加载杆的另一端与所述锥体连接。3.根据权利要求2所述的土体动力测试装置，其特征在于：所述转盘上设有调位槽，所述调位杆的一端与所述调位槽固定连接，所述转盘的底部设有支撑座，所述加载杆包括位于同一条竖直直线上的第一加载杆和第二加载杆，所述第一加载杆和所述第二加载杆通过定位套筒连接。4.根据权利要求1所述的土体动力测试装置，其特征在于：所述位移测量机构包括位移传感器、设置在所述锥体上的反射板和设置在所述板体上的第一压力探头，所述测试箱上设有支架，所述位移传感器位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：许国辉，陈文浩，任宇鹏，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37