專利名稱：土壓力盒原位標(biāo)定裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在土木工程風(fēng)險(xiǎn)評估和控制中監(jiān)測土壓力時(shí)的土壓力盒應(yīng) 用技術(shù)，具體地說，涉及一種土壓力盒原位標(biāo)定裝置及其方法。
背景技術(shù)：
城市地鐵車站或高層建筑施工中，場地狹窄，環(huán)境邊界條件復(fù)雜多樣。深基 坑的開挖直接影響整個(gè)工程的安全質(zhì)量、工期和造價(jià)，特別是基坑外原狀土破壞 造成周邊建筑物毀損及各種管線的安全使用。支擋結(jié)構(gòu)和坑壁界面不同深度的土 壓力變化是工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評估和控制的必測項(xiàng)目， 一般采用土壓力盒直接測量。 然而，惡劣的現(xiàn)場工作環(huán)境往往使埋設(shè)的土壓力盒測得的數(shù)據(jù)失真，可信度難以 保證，直接影響到監(jiān)測成果的準(zhǔn)確性和可靠性的判別及評價(jià)。
究其原因，主要影響因素除有埋設(shè)中的嵌入效應(yīng)、安裝匹配誤差、應(yīng)力集中 影響和粒徑效應(yīng)外，還有環(huán)境的影響，即土壓力盒的標(biāo)定問題不可忽視。
土壓力盒出廠和使用前一般采用氣壓標(biāo)定(氣標(biāo))、液體標(biāo)定(油標(biāo))和土介 質(zhì)標(biāo)定(砂標(biāo))；其標(biāo)定環(huán)境和實(shí)際測點(diǎn)的環(huán)境、溫度不一致室內(nèi)的標(biāo)定試驗(yàn)往 往施加均勻壓力，而其應(yīng)用中，受剪切作用和拱效應(yīng)分布等的影響，導(dǎo)致實(shí)際的 土壓力比室內(nèi)標(biāo)定計(jì)算出的土壓力產(chǎn)生較大的偏差。
因此，開發(fā)一種土壓力盒原位標(biāo)定裝置及其方法十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，提供一種土壓力盒原 位標(biāo)定裝置及其方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
3一、 土壓力盒原位標(biāo)定裝置
土壓力盒原位標(biāo)定裝置包括土壓力盒，設(shè)置有加載鋼板、鋼筋混凝土底板、 原狀土、橡膠袋、千斤頂、反力架、地錨、栓銷、橡膠墊、中粗砂、鋼弦頻率測 定儀和導(dǎo)線電纜；
在標(biāo)定現(xiàn)場清除表土，開挖圓形標(biāo)定坑；在圓形標(biāo)定坑中，從下到上依次設(shè) 置和連接有鋼筋混凝土底板、套上了橡膠袋的土壓力盒、中粗砂、原狀土、橡膠 墊、加載鋼板、千斤頂和反力架；
反力架和埋入圓形標(biāo)定坑錨固孔中的地錨互相垂直，通過栓銷連接。
二、 土壓力盒原位標(biāo)定方法 土壓力盒原位標(biāo)定方法包括下列步驟
① 將土壓力盒的導(dǎo)線電纜接上鋼弦頻率測定儀,測量土壓力盒在不受荷載條 件下的初讀數(shù)；
② 將土壓力盒置于土壓力盒原位標(biāo)定裝置中；
③ 逐級加載開始標(biāo)定試驗(yàn)
A、 加壓，即給千斤頂加油壓；
B、 卸載，即給千斤頂回油至零，保持3 min，讀取輸出頻率值；
C、 逐級加載，即給千斤頂加油，每級荷載為IO kg逐級加載，直至達(dá)到額 定壓力值，每級壓力至少保持30 S讀取輸出頻率值；
④ 標(biāo)定出壓力輸入量與頻率輸出量之間的數(shù)量關(guān)系。
本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和積極效果
① 本發(fā)明提供的在工程原位現(xiàn)場地下開挖標(biāo)定坑進(jìn)行標(biāo)定試驗(yàn)，保證了土壓 力盒的標(biāo)定環(huán)境與土壓力盒使用條件相似，克服了傳統(tǒng)的油標(biāo)、氣標(biāo)、砂標(biāo)等方 法的先天性缺陷，即環(huán)境溫度、嵌入效應(yīng)、安裝匹配誤差、應(yīng)力集中影響和粒徑
效應(yīng)；
② 本發(fā)明提供的標(biāo)定裝置和其加、卸載方式，反映了實(shí)際工況及荷載傳遞方 式，確保輸入的壓力和輸出的頻率關(guān)系可靠，能夠獲取真實(shí)的土壓力信息參數(shù)， 從而為深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)評估提供強(qiáng)有力的依據(jù)。
③ 本發(fā)明適用于土壓力盒的標(biāo)定。


圖l是本埋設(shè)裝置結(jié)構(gòu)圖。
其中:
l一土壓力盒;
2—加載鋼板
3—鋼筋混凝土底板;
4一原狀土;
5—橡膠袋;
6—千斤頂;
7—反力架;
8—地錨;
9一栓銷;
IO—橡膠墊;
ll一中粗砂;
12—鋼弦頻率測定儀;
13—導(dǎo)線電纜。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明
一、 土壓力盒原位標(biāo)定裝置
土壓力盒原位標(biāo)定裝置包括土壓力盒1,設(shè)置有加載鋼板2、鋼筋混凝土底
板3、原狀土4、橡膠袋5、千斤頂6、反力架7、地錨8、栓銷9、橡膠墊10、中粗砂l(fā)l、鋼弦頻率測定儀12和導(dǎo)線電纜13;
在標(biāo)定現(xiàn)場清除表土，開挖圓形標(biāo)定坑；在圓形標(biāo)定坑中，從下到上依次設(shè)置和連接有鋼筋混凝土底板3、套上了橡膠袋5的土壓力盒1、中粗砂l(fā)l、原狀土4、橡膠墊IO、加載鋼板2、千斤頂6和反力架7;
反力架7和埋入圓形標(biāo)定坑錨固孔中的地錨8互相垂直，通過栓銷9連接。
二、 土壓力盒原位標(biāo)定方法
如圖，土壓力盒原位標(biāo)定方法包括下列步驟
① 在工程現(xiàn)場去除表土，挖深lm、直徑約lm的圓形標(biāo)定坑，坑周60cm外用洛陽鏟挖出深2m的錨固孔8個(gè)，并安裝地錨8，剔除挖出的原狀土4中的過粗塊石或粗礫石，堆積在邊上備用，同時(shí)，將土壓力盒1通過導(dǎo)線電纜13接上鋼弦頻率測定儀12,測量土壓力盒1在不受荷載條件下的初讀數(shù)；
② 在圓形標(biāo)定坑底部澆灌10cm厚C25鋼筋混凝土底板3，模擬擋護(hù)結(jié)構(gòu)；
③ 在鋼筋混凝土底板3上鋪一層2-4cm厚中粗砂11，壓實(shí)，模擬土壓力盒l(wèi)埋設(shè)的填砂；
④ 在中粗砂11中心放置已經(jīng)套上了橡膠袋5的土壓力盒1，在橡膠袋5頂鋪一層2-4cm厚中粗砂11，壓實(shí)；
⑤ 填入原狀土4，至離土壓力盒1頂約20cm，拍實(shí)；
⑥ 在原狀土 4頂部鋪設(shè)橡膠墊10，再在橡膠墊10上放置加載鋼板2;
⑦ 在加載鋼板2上放置千斤頂6，根據(jù)其行程調(diào)整反力架7位置及平整度，通過栓銷9組裝反力架7和地錨8;
⑧ 給橡膠袋5充氣，模擬底層原狀土4的橫向荷載；千斤頂6加油壓，模擬豎向荷載；
⑨ 逐級加載開始標(biāo)定試驗(yàn)
A、 加壓(千斤頂6加油壓)；
B、 卸載(千斤頂6回油至零，保持3 min，讀取輸出頻率值)；
C、 逐級加載(千斤頂6加油)，每級荷載為10kg逐級加載，直至達(dá)到額定壓力值，每級壓力至少保持30 s讀取輸出頻率值；
⑩ 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析，標(biāo)定出壓力輸入量與頻率輸出量之間的數(shù)量關(guān)系。
權(quán)利要求
1、一種土壓力盒原位標(biāo)定裝置，其特征在于土壓力盒原位標(biāo)定裝置包括土壓力盒(1)，設(shè)置有加載鋼板(2)、鋼筋混凝土底板(3)、原狀土(4)、橡膠袋(5)、千斤頂(6)、反力架(7)、地錨(8)、栓銷(9)、橡膠墊(10)、中粗砂(11)、鋼弦頻率測定儀(12)和導(dǎo)線電纜(13)；在圓形標(biāo)定坑中，從下到上依次設(shè)置和連接有鋼筋混凝土底板(3)、套上了橡膠袋(5)的土壓力盒(1)、中粗砂(11)、原狀土(4)、橡膠墊(10)、加載鋼板(2)、千斤頂(6)和反力架(7)；反力架(7)和埋入圓形標(biāo)定坑錨固孔中的地錨(8)互相垂直，通過栓銷(9)連接。
2、 基于權(quán)利要求1所述土壓力盒原位標(biāo)定裝置的標(biāo)定方法，其特征在于包 括下列步驟① 將土壓力盒(1)的導(dǎo)線電纜13接上鋼弦頻率測定儀(12)，測量土壓力 盒(1)在不受荷載條件下的初讀數(shù)；② 將土壓力盒(1)置于土壓力盒原位標(biāo)定裝置中；③ 逐級加載開始標(biāo)定試驗(yàn)A、 加壓，即給千斤頂加油壓；B、 卸載，即給千斤頂回油至零，保持3min，讀取輸出頻率值；C、 逐級加載，即給千斤頂加油，每級荷載為IO kg逐級加載，直至達(dá)到額 定壓力值，每級壓力至少保持30 s讀取輸出頻率值；④ 標(biāo)定出壓力輸入量與頻率輸出量之間的數(shù)量關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種土壓力盒原位標(biāo)定裝置及其方法，涉及土壓力盒應(yīng)用技術(shù)。本裝置的結(jié)構(gòu)是在圓形標(biāo)定坑中，從下到上依次設(shè)置和連接有鋼筋混凝土底板(3)、套上了橡膠袋(5)的土壓力盒(1)、中粗砂(11)、原狀土(4)、橡膠墊(10)、加載鋼板(2)、千斤頂(6)和反力架(7)；反力架(7)和埋入圓形標(biāo)定坑錨固孔中的地錨(8)互相垂直，通過栓銷(9)連接。本方法主要是①將土壓力盒(1)接上鋼弦頻率測定儀(12)，測量土壓力盒(1)在不受荷載條件下的初讀數(shù)；②將土壓力盒(1)置于土壓力盒原位標(biāo)定裝置中；③逐級加載開始標(biāo)定試驗(yàn)④標(biāo)定出壓力輸入量與頻率輸出量之間的數(shù)量關(guān)系。本發(fā)明適用于土壓力盒的標(biāo)定。
文檔編號E02D1/00GK101463598SQ20081024630
公開日2009年6月24日 申請日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者崔銀祥, 李小春, 汪海濱, 馬春青 申請人:中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所