凍脹力測(cè)量裝置及其測(cè)量方法
【專利摘要】?jī)雒浟y(cè)量裝置及其測(cè)量方法，由底座、聯(lián)接軸、聯(lián)接螺栓、導(dǎo)向軸、傳遞桿、傳遞桿保護(hù)管、傳感器測(cè)頭、聯(lián)通板、位移板、限位蓋組成，其特征在于，凍脹土產(chǎn)生凍脹及融化作用發(fā)生位移變化時(shí)帶動(dòng)凍脹力測(cè)量裝置的位移板發(fā)生同步位移變化，進(jìn)而帶動(dòng)傳遞桿發(fā)生位移變化，使凍脹力測(cè)量裝置的傳感器測(cè)頭發(fā)生受力作用，可以測(cè)量出凍脹土產(chǎn)生凍脹及融化作用時(shí)力的大小。本發(fā)明的底座和傳遞桿之間增加一個(gè)聯(lián)接軸、導(dǎo)向軸及聯(lián)接螺栓，聯(lián)接螺栓聯(lián)接著聯(lián)接軸和導(dǎo)向軸，采用的是鉸接方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，埋設(shè)安裝方便，測(cè)量方法快捷。本發(fā)明加工簡(jiǎn)單，也容易實(shí)現(xiàn)。
【專利說(shuō)明】?jī)雒浟y(cè)量裝置及其測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于寒冷地區(qū)巖土工程監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】；具體涉及一種凍脹力測(cè)量裝置。本發(fā)明還涉及這種凍脹力測(cè)量裝置的測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在寒冷地區(qū)，季節(jié)性凍土的凍脹是造成工程凍害的主要原因。渠系建筑物如渠道襯砌體、抽水站前池等，均受到不同程度的地基土凍脹作用而遭到損壞。鋪筑高級(jí)路面的道路或砂石路面及其附屬構(gòu)造物、隧道、擋土墻、人行道和坡面等，由于土或巖石中產(chǎn)生的凍脹作用，常常使這些構(gòu)造物遭受較大的破壞，造成道路破損，影響了車輛的通行，同時(shí)也降低了道路的使用壽命。
[0003]為避免凍脹破壞，水工建筑物一般要求基礎(chǔ)埋深在凍深線以下，因而基礎(chǔ)工程量約占整個(gè)工程量的1/3以上，但對(duì)于面廣量大的渠道襯砌體或河道護(hù)坡等水工建筑物，為防止凍脹而加大基礎(chǔ)埋深從經(jīng)濟(jì)上考慮幾乎是不可能的。為此，為減少工程量及投資，需要正確估計(jì)土的凍脹性，便于采取相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)合理的防凍脹措施。
[0004]由于凍土?xí)鹜馏w膨脹，引起土體體積增大會(huì)導(dǎo)致土體內(nèi)部壓力增大，反之，凍土融化會(huì)弓I起土體內(nèi)部壓力減小。
[0005]中國(guó)201120315253號(hào)實(shí)用新型專利，公開了一種凍土凍脹融沉測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括:纖維管、感應(yīng)器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、處理單元；所述纖維管內(nèi)設(shè)有鹽水，感應(yīng)器通過(guò)浮漂連線與浮漂連接，浮漂的一部分進(jìn)入鹽水中；所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器分別與感應(yīng)器、處理單元連接，將感應(yīng)器的感應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)發(fā)送給處理單元處理。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)的凍土凍脹融沉測(cè)量裝置，在測(cè)量時(shí)干擾了凍土的原始狀態(tài)，無(wú)法很好原型測(cè)量?jī)雒浲廉a(chǎn)生凍脹及融化作用力。同時(shí)，凍土的凍脹力經(jīng)常會(huì)損壞儀器的電纜，造成測(cè)量失敗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所需要解決的技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，提供一種凍脹力測(cè)量裝置，這種凍脹力測(cè)量裝置可以原型測(cè)量出凍脹土受凍及融化以后受力大小，及位移的變化。本發(fā)明還提供這種凍脹力測(cè)量裝置的測(cè)量方法。本發(fā)明能夠原型測(cè)量?jī)雒浲廉a(chǎn)生凍脹及融化作用力；同時(shí)能夠避免凍土的凍脹力損壞儀器的電纜。
[0008]完成上述發(fā)明任務(wù)的技術(shù)方案是，一種凍脹力測(cè)量裝置，該凍脹力測(cè)量裝置埋設(shè)在待測(cè)凍土中，其特征在于，該凍脹力測(cè)量裝置的底座澆筑在混凝土墩中，該底座通過(guò)傳遞桿及傳感器接頭，與傳感器測(cè)頭的一側(cè)聯(lián)接；所述傳感器測(cè)頭的另一側(cè)，通過(guò)聯(lián)通板、傳感器接頭及傳遞桿，與限位蓋及位移板聯(lián)接。
[0009]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)有以下優(yōu)化方案:
1、在底座和傳遞桿之間增加一個(gè)聯(lián)接軸、導(dǎo)向軸及聯(lián)接螺栓:在底座上固定有聯(lián)接軸，該聯(lián)接軸通過(guò)聯(lián)接螺栓聯(lián)接導(dǎo)向軸，采用的是鉸接方式，導(dǎo)向軸可以按受力方向轉(zhuǎn)動(dòng)。[0010]2、在傳遞桿外部設(shè)有傳遞桿保護(hù)管。
[0011]3、在傳遞桿和傳感器之間由一塊聯(lián)通板及傳感器接頭連接，凍脹土發(fā)生凍脹及融化作用力時(shí)帶動(dòng)位移板和傳遞桿產(chǎn)生力的作用，傳遞桿靠聯(lián)通板把力傳遞給傳感器，這樣就可以測(cè)量出凍脹土產(chǎn)生的凍脹力。
[0012]4、本發(fā)明傳感器采用圓柱形的力傳感器。
[0013]5、聯(lián)通板中間設(shè)有電纜孔；傳感器電纜從聯(lián)通板中間的電纜孔到傳遞桿中間穿出來(lái)，可以很好的保護(hù)儀器電纜不被損壞。
[0014]凍脹土產(chǎn)生凍脹及融化作用發(fā)生位移變化時(shí)帶動(dòng)凍脹力測(cè)量裝置的位移板發(fā)生同步位移變化，進(jìn)而帶動(dòng)傳遞桿發(fā)生位移變化，使凍脹力測(cè)量裝置的傳感器測(cè)頭發(fā)生受力作用，可以測(cè)量出凍脹土產(chǎn)生凍脹及融化作用時(shí)力的大小。本測(cè)量裝置由一個(gè)底座、連接軸、導(dǎo)向軸及聯(lián)接螺栓固定到傳遞桿。聯(lián)接螺栓聯(lián)接著聯(lián)接軸和導(dǎo)向軸，采用的是鉸接方式，導(dǎo)向軸可以按受力方向轉(zhuǎn)動(dòng)，而傳遞桿和傳感器之間由一塊聯(lián)通板及傳感器接頭連接，凍脹土發(fā)生凍脹及融化作用力時(shí)帶動(dòng)位移板和傳遞桿產(chǎn)生力的作用，傳遞桿靠聯(lián)通板把力傳遞給傳感器，這樣就可以測(cè)量出凍脹土產(chǎn)生的凍脹力。
[0015]完成本申請(qǐng)第二個(gè)發(fā)明目的的技術(shù)方案是，上述凍脹力測(cè)量裝置的測(cè)量方法，包括以下步驟:
(1).在需要進(jìn)行凍脹土產(chǎn)生凍脹及融化作用力測(cè)量的位置挖一個(gè)坑；
⑵.在挖好的坑里面澆筑一個(gè)混凝土墩，并在澆筑混凝土墩時(shí)預(yù)埋設(shè)凍脹力測(cè)量裝置的底座；
⑶.等混凝土澆筑初凝后，依次安裝凍脹力測(cè)量裝置的聯(lián)接軸、聯(lián)接螺栓、導(dǎo)向軸、傳遞桿、傳遞桿保護(hù)管、傳感器測(cè)頭、聯(lián)通板、位移板、限位蓋；
(4).調(diào)整導(dǎo)向軸和聯(lián)接螺栓使傳遞桿和凍脹土產(chǎn)生凍脹作用力測(cè)量方向一致；
(5).回填凍脹土，壓實(shí)使凍脹力測(cè)量裝置的位移板埋設(shè)在要測(cè)量的凍脹土里面。
[0016]重復(fù)地說(shuō)，本發(fā)明的安裝設(shè)置方法是:將需要進(jìn)行凍脹土產(chǎn)生凍脹力測(cè)量的位置挖一坑，在挖好的坑內(nèi)澆筑一個(gè)混凝土墩，并把凍脹力測(cè)量裝置的底座預(yù)埋在混凝土墩里面，等混凝土澆筑完成，初凝以后，依次安裝聯(lián)接軸、聯(lián)接螺栓、導(dǎo)向軸、傳遞桿、傳遞桿保護(hù)管、傳感器測(cè)頭、聯(lián)通板、位移板、限位蓋，并按要求調(diào)整導(dǎo)向軸和聯(lián)接螺栓使傳遞桿和凍脹土產(chǎn)生凍脹作用力測(cè)量方向一致，安裝埋設(shè)完成以后，把坑填滿，壓實(shí)使凍脹力測(cè)量裝置位移板在要測(cè)量的凍脹土里面。
[0017]本發(fā)明的加工簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明主要在于:改變以前無(wú)法很好原型測(cè)量?jī)雒浲廉a(chǎn)生凍脹及融化作用力的現(xiàn)狀，發(fā)明一種凍脹力有效的測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，而且這種測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，埋設(shè)安裝方便，測(cè)量方法便捷。本發(fā)明加工簡(jiǎn)單，也容易實(shí)現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明凍脹力測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明導(dǎo)向軸結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明聯(lián)通板結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施案例，對(duì)本發(fā)明方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。此處所描述的具體實(shí)施案例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]實(shí)施例1，凍脹力測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，參照?qǐng)D1，將需要進(jìn)行凍脹土產(chǎn)生凍脹作用力測(cè)量的位置挖一個(gè)坑，在挖好的坑內(nèi)澆筑一個(gè)混凝土墩，并把凍脹力測(cè)量裝置的底座I預(yù)埋在混凝土墩里面，等混凝土澆筑完成初凝以后，依次安裝聯(lián)接軸9、聯(lián)接螺栓2、導(dǎo)向軸10、傳遞桿4、傳遞桿保護(hù)管3、傳感器測(cè)頭6、聯(lián)通板7、位移板8、限位蓋11。傳感器測(cè)頭6和聯(lián)通板7之間通過(guò)聯(lián)通板7的固定螺栓孔12緊密連接；并按要求調(diào)整導(dǎo)向軸10和聯(lián)接螺栓2使傳遞桿4和凍脹土產(chǎn)生凍脹作用力測(cè)量方向一致，安裝埋設(shè)完成以后，把坑填滿，壓實(shí)使凍脹力測(cè)量裝置位移板8在要測(cè)量的凍脹土里面。
[0021]參照?qǐng)D2，圖3，本發(fā)明的底座I和傳遞桿4之間增加一個(gè)聯(lián)接軸9、導(dǎo)向軸10及聯(lián)接螺栓2，聯(lián)接螺栓2聯(lián)接著聯(lián)接軸9和導(dǎo)向軸10，采用的是鉸接方式，導(dǎo)向軸10可以按受力方向轉(zhuǎn)動(dòng)，而傳遞桿4和傳感器6之間由一塊聯(lián)通板7及傳感器接頭5連接，凍脹土發(fā)生凍脹及融化作用力時(shí)帶動(dòng)位移板8和傳遞桿4產(chǎn)生力的作用，傳遞桿4靠聯(lián)通板7把力傳遞給傳感器6，這樣就可以測(cè)量出凍脹土產(chǎn)生的凍脹力。本發(fā)明所用的傳感器6采用圓柱形的力傳感器6，傳感器6電纜從聯(lián)通板7中間的電纜孔13到傳遞桿4中間穿出來(lái)，可以很好的保護(hù)儀器電纜不被損壞。
[0022]本發(fā)明凍脹力測(cè)量裝置加工簡(jiǎn)單，埋設(shè)安裝方便，測(cè)量方法便捷。
【權(quán)利要求】
1.一種凍脹力測(cè)量裝置，該凍脹力測(cè)量裝置埋設(shè)在待測(cè)凍土中，其特征在于，該凍脹力測(cè)量裝置的底座澆筑在混凝土墩中，該底座通過(guò)傳遞桿及傳感器接頭，與傳感器測(cè)頭的一側(cè)聯(lián)接；所述傳感器測(cè)頭的另一側(cè)，通過(guò)聯(lián)通板、傳感器接頭及傳遞桿，與限位蓋及位移板聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凍脹力測(cè)量裝置，其特征在于，在底座和傳遞桿之間設(shè)有聯(lián)接軸、導(dǎo)向軸及聯(lián)接螺栓，其結(jié)構(gòu)是:在底座上固定有聯(lián)接軸，該聯(lián)接軸通過(guò)聯(lián)接螺栓聯(lián)接導(dǎo)向軸，采用的是鉸接方式，導(dǎo)向軸可以按受力方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凍脹力測(cè)量裝置，其特征在于，在傳遞桿外部設(shè)有傳遞桿保護(hù)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凍脹力測(cè)量裝置，其特征在于，在傳遞桿和傳感器之間由一塊聯(lián)通板及傳感器接頭連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凍脹力測(cè)量裝置，其特征在于，所述的傳感器采用圓柱形的力傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的凍脹力測(cè)量裝置，其特征在于，聯(lián)通板中間設(shè)有電纜孔；傳感器電纜從聯(lián)通板中間的電纜孔到傳遞桿中間穿出來(lái)。
7.權(quán)利要求1所述的凍脹力測(cè)量裝置的測(cè)量方法，包括以下步驟: (1).在需要進(jìn)行凍脹土產(chǎn)生凍脹及融化作用力測(cè)量的位置挖一個(gè)坑； ⑵.在挖好的坑里面澆筑一個(gè)混凝土墩，并在澆筑混凝土墩時(shí)預(yù)埋設(shè)凍脹力測(cè)量裝置的底座； ⑶.等混凝土澆筑初凝后，依次安裝凍脹力測(cè)量裝置的聯(lián)接軸、聯(lián)接螺栓、導(dǎo)向軸、傳遞桿、傳遞桿保護(hù)管、傳感器測(cè)頭、聯(lián)通板、位移板、限位蓋； (4).調(diào)整導(dǎo)向軸和聯(lián)接螺栓使傳遞桿和凍脹土產(chǎn)生凍脹作用力測(cè)量方向一致； (5).回填凍脹土，壓實(shí)使凍脹力測(cè)量裝置的位移板埋設(shè)在要測(cè)量的凍脹土里面。
【文檔編號(hào)】G01L5/00GK103868638SQ201410119083
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】王國(guó)利, 何寧, 曾向輝, 張桂榮, 何斌, 汪璋淳, 楊建國(guó), 趙波, 錢亞俊, 李登華, 周彥章, 陶茂松, 陳超, 朱群峰, 孫汝建, 吳毅, 魏建魁, 方緒順 申請(qǐng)人:水利部交通運(yùn)輸部國(guó)家能源局南京水利科學(xué)研究院