一种土体冻胀力测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种土体冻胀力测试装置，包括装配管及设置在装配管内的测试单元，测试单元包括变形协调锚定板组件及测试杆组件，测试杆组件的两端均设有变形协调锚定板组件；冻胀力测试杆的两端分别与位于测试杆组件两端的变形协调锚定板组件铰接，在冻胀力测试杆外部套设有外部保护筒，冻胀力测试杆位于外部保护筒内的部分安装有监测冻胀力测试杆应变的测试传感器；装配管上设有开口，通过开口向装配管内回填被测试回填土体。本实用新型专利技术能最大程度地与周边土体变形协调，从而可相对精细地描述每个测试单元内土体的冻胀力场时程变化情况，并采用自动化的数据采集方式根据需要设置采集频率，减少人工工作量。

A test device for frost heaving force of soil

【技术实现步骤摘要】
一种土体冻胀力测试装置
本技术属于岩土工程现场实验监测与测量领域，具体地说是一种土体冻胀力测试装置，适用于冻土地区沟渠、挡土墙、基坑等支护结构土体水平和竖向冻胀力的测试。
技术介绍
多年冻土区和季节性冻土地区沟渠、挡土墙、基坑等工程的结构物因土体冻胀而承受了极大的负载，对其结构物的安全、耐久性和运行都是严峻的考验。因此，对支挡结构物的水平及竖向冻胀力的分布方式和极值进行研究对支挡结构物的设计、加固和防护均有重要意义。目前，行业内支挡结构物的设计和施工多未考虑冻胀力的影响，且缺乏成熟的测试装置和技术手段对冻胀力进行测试。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种土体冻胀力测试装置。该测试装置可对冻土地区沟渠、挡土墙、基坑等支护结构后土体冻胀力场(水平和竖向)的自动监测。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本技术包括装配管及设置在该装配管内的至少一个测试单元，所述测试单元包括变形协调锚定板组件及测试杆组件，该测试杆组件的两端均设有安装在装配管上的变形协调锚定板组件，所述测试杆组件包括测试传感器、冻胀力测试杆及外部保护筒，该冻胀力测试杆的两端分别与位于测试杆组件两端的变形协调锚定板组件铰接，在冻胀力测试杆外部套设有外部保护筒，所述冻胀力测试杆位于外部保护筒内的部分安装有监测冻胀力测试杆应变的测试传感器；所述装配管上设有开口，通过该开口向装配管内回填被测试回填土体；其中：所述变形协调锚定板组件包括锚定板、垫片、固定螺母及连接杆，该锚定板安装在所述装配管内，所述锚定板上开有供连接杆穿过的通孔，该连接杆的一端与锚定板相连，另一端与所述冻胀力测试杆铰接；所述锚定板的两侧对称设有固定螺母，每侧的固定螺母均螺纹连接在所述连接杆的一端，每侧的固定螺母与所述锚定板之间均设有套在连接杆上的垫片；所述锚定板的两侧均设有临时固定插销，该临时固定插销插设于所述装配管上，并与所述锚定板抵接，相邻两锚定板通过临时固定插销按照设定的目标距离进行定位；所述锚定板上的通孔水平两侧对称开设有用于测试传感器导线穿过的数据线预留孔；所述装配管的内径与锚定板的外径相等，该锚定板的外径为所述冻胀力测试杆直径的五～十倍；所述连接杆的另一端开孔，通过铰链与冻胀力测试杆铰接；所述测试传感器在冻胀力测试杆上的布置区与连接杆另一端开孔之间的间距大于或等于冻胀力测试杆直径的三倍；所述连接杆、冻胀力测试杆、外部保护筒、锚定板及装配管同轴设置；所述测试传感器为全桥测试传感器，包括两组水平对称分布的应变片，每组包括一个轴向布置的应变片及一个环向布置的应变片；所述测试单元为多个时，相邻两测试单元之间共用同一个变形协调锚定板组件，该共用的变形协调锚定板组件分别与相邻两测试单元中的冻胀力测试杆铰接；所述连接杆上布置测试传感器的布置区安装有温度修正探头。本技术的优点与积极效果为：本技术可根据需要设置一个或多个测试单元，每个测试单元相对独立，能最大程度地与周边土体变形协调，从而可相对精细地描述每个测试单元内土体的冻胀力场时程变化情况，并采用自动化的数据采集方式根据需要设置采集频率，减少人工工作量；本技术提高了测试精度和并对深层次的土体冻胀力场有更深入的了解；本技术可为实际工程和冻土冻胀机理的研究提供有效可靠方法。附图说明图1为本技术的结构纵剖面图；图2为图1中的A—A剖面图；图3为图1中的B—B剖面图；图4为本技术测试传感器全桥组方式示意图；其中：1为锚定板，2为垫片，3为固定螺母，4为连接杆，5为测试传感器，6为冻胀力测试杆，7为外部保护筒，8为装配管，9为数据线预留孔，10为临时固定插销，11为温度修正探头，12为铰链，13为被测试回填土体，14为开口。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步详述。如图1～4所示，本技术包括装配管8及设置在该装配管8内的至少一个测试单元，测试单元包括变形协调锚定板组件及测试杆组件，测试杆组件的两端均设有安装在装配管8上的变形协调锚定板组件；其中变形协调锚定板组件包括锚定板1、垫片2、固定螺母3及连接杆4，该锚定板1的端面为圆形，安装在装配管8内，装配管8的内径与锚定板1的外径相等，在锚定板1的圆心位置开有供连接杆4穿过的通孔；锚定板1的两侧对称设有固定螺母3，每侧的固定螺母3均螺纹连接在连接杆4的一端，使锚定板1与连接杆4同步移动，每侧的固定螺母3与锚定板1之间均设有套在连接杆4上的垫片2。连接杆4的一端通过垫片2及固定螺母3固定到锚定板1上，另一端开孔，并与冻胀力测试杆6通过铰链12铰接，使测试杆组件随锚定板1同轴受力。锚定板1的两侧均设有临时固定插销10，该临时固定插销10插设于装配管8上，并与锚定板1抵接，相邻两锚定板1通过临时固定插销10按照设定的目标距离进行定位。锚定板1上的通孔水平两侧对称开设有用于测试传感器5导线穿过的数据线预留孔9。本技术锚定板1的材料为铝合金或不锈钢板，刚度应较大(弹模在40GPa以上)；锚定板1的外径D1为冻胀力测试杆6直径d2的五～十倍，连接杆4的长度不应小于其三倍直径d1，连接杆4的直径d1可以是冻胀力测试杆6直径d2的一～三倍。测试杆组件包括测试传感器5、外部保护筒7及一根设定长度的冻胀力测试杆6，冻胀力测试杆6的材料为铝合金，弹性模量小(在40～250GPa范围)、且变形能力强(弹性应变能达到2％～5％)，冻胀力测试杆6的两端分别与位于测试杆组件两端的变形协调锚定板组件中的连接杆4铰接。在冻胀力测试杆6中间(应力分布均匀区)布置测试传感器5，本技术的测试传感器5为全桥测试传感器，包括两组水平对称分布的应变片，每组包括一个轴向布置的应变片及一个环向布置的应变片、共四片应变片。在安装测试杆组件时，应将测试传感器5的位置放在水平两侧表面而非冻胀力测试杆6的上表面和下表面，通过全桥电路和几何位置的布置最大限度降低环境对测试的影响；冻胀力测试杆6的直径d2宜取值为5mm～30mm，条件允许的情况下应该做成变直径截面(冻胀力测试杆6两端2倍d2范围的直径应取1.5-3倍d2，并通过1倍d2范围渐变区过渡到正常测试直径d2)，主要取决于测试目标的预估冻胀力。冻胀力测试杆6的最小长度不应小于6倍冻胀力测试杆6的直径d2，且不应小于2倍的锚定板1的直径D1。测试传感器5的布置区应在固定螺母3和连接杆4另一端开孔3倍直径之外(应力分布均匀区)，即测试传感器5在冻胀力测试杆6上的布置区与连接杆4另一端开孔之间的间距大于或等于冻胀力测试杆6直径的三倍。每片应变片布置之前应该检测是否符合标准(阻值误差在允许范围内)，并应采用丙酮或无水乙醇连续多次单向清洁以保证传感器粘贴区洁净，粘贴应该使用性能稳定的高强度快干胶，粘贴时严格控制轴向和环向的定位，不能偏离方向，同时采用防水防尘薄膜覆盖，用拇指肚滚动按压的方式挤出应变片底下的空气和多余胶水，待胶水硬化后松开；一侧粘贴完毕在另一侧对称位置按同样方法粘贴。四片应变片粘贴完毕用万用表检查完好后在合适位置布置接线端子，通过接线端子配合组成全桥电路，并在相应位置焊接数据采集导线。焊接完毕除掉多余的线头，采用硅胶将测试传感器5及焊接端子封装。导线通过锚定板1上的数据线预留孔9穿出。在冻胀力测试杆6外部套设有外部保护筒7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土体冻胀力测试装置，其特征在于：包括装配管(8)及设置在该装配管(8)内的至少一个测试单元，所述测试单元包括变形协调锚定板组件及测试杆组件，该测试杆组件的两端均设有安装在装配管(8)上的变形协调锚定板组件，所述测试杆组件包括测试传感器(5)、冻胀力测试杆(6)及外部保护筒(7)，该冻胀力测试杆(6)的两端分别与位于测试杆组件两端的变形协调锚定板组件铰接，在冻胀力测试杆(6)外部套设有外部保护筒(7)，所述冻胀力测试杆(6)位于外部保护筒(7)内的部分安装有监测冻胀力测试杆(6)应变的测试传感器(5)；所述装配管(8)上设有开口(14)，通过该开口(14)向装配管(8)内回填被测试回填土体(13)。

【技术特征摘要】
1.一种土体冻胀力测试装置，其特征在于：包括装配管(8)及设置在该装配管(8)内的至少一个测试单元，所述测试单元包括变形协调锚定板组件及测试杆组件，该测试杆组件的两端均设有安装在装配管(8)上的变形协调锚定板组件，所述测试杆组件包括测试传感器(5)、冻胀力测试杆(6)及外部保护筒(7)，该冻胀力测试杆(6)的两端分别与位于测试杆组件两端的变形协调锚定板组件铰接，在冻胀力测试杆(6)外部套设有外部保护筒(7)，所述冻胀力测试杆(6)位于外部保护筒(7)内的部分安装有监测冻胀力测试杆(6)应变的测试传感器(5)；所述装配管(8)上设有开口(14)，通过该开口(14)向装配管(8)内回填被测试回填土体(13)。2.根据权利要求1所述的土体冻胀力测试装置，其特征在于：所述变形协调锚定板组件包括锚定板(1)、垫片(2)、固定螺母(3)及连接杆(4)，该锚定板(1)安装在所述装配管(8)内，所述锚定板(1)上开有供连接杆(4)穿过的通孔，该连接杆(4)的一端与锚定板(1)相连，另一端与所述冻胀力测试杆(6)铰接；所述锚定板(1)的两侧对称设有固定螺母(3)，每侧的固定螺母(3)均螺纹连接在所述连接杆(4)的一端，每侧的固定螺母(3)与所述锚定板(1)之间均设有套在连接杆(4)上的垫片(2)。3.根据权利要求2所述的土体冻胀力测试装置，其特征在于：所述锚定板(1)的两侧均设有临时固定插销(10)，该临时固定插销(10)插设于所述装配管(8)上，并与所述锚定板(1)抵接，相邻两...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛全明，马建华，张丙吉，尹志伟，韩冰，陈立敏，
申请(专利权)人：中建东设岩土工程有限公司，中国建筑东北设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁,21