本發(fā)明涉及一種松散介質(zhì)中軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題的室內(nèi)模型實(shí)驗(yàn)設(shè)備和方法，具體的，涉及一種松散介質(zhì)中圓筒結(jié)構(gòu)主動(dòng)、被動(dòng)土壓力測(cè)試裝置與松散介質(zhì)軸對(duì)稱(chēng)極限理論的驗(yàn)證方法。

背景技術(shù)：

松散介質(zhì)的軸對(duì)稱(chēng)極限平衡理論是土力學(xué)的重要理論分支，作為一門(mén)基礎(chǔ)理論并沒(méi)有得到完善解答，針對(duì)眾多學(xué)者提出的不同近似解答，需要進(jìn)行科學(xué)驗(yàn)證與甄別。由于軸對(duì)稱(chēng)的實(shí)際工程結(jié)構(gòu)，如圓形基坑、礦山立井等，在施工與正常使用過(guò)程中均處于非極限狀態(tài)，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法驗(yàn)證極限狀態(tài)的力學(xué)理論，故室內(nèi)試驗(yàn)尤為重要，但是實(shí)現(xiàn)軸對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)徑向均勻加載、均勻位移以及對(duì)微小徑向位移的準(zhǔn)確測(cè)量均較困難；特別的，軸對(duì)稱(chēng)被動(dòng)極限狀態(tài)的水平推力較大，要在相對(duì)較小的圓筒結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)較大的、均勻的徑向加載力，現(xiàn)有裝置顯得無(wú)能為力；且現(xiàn)有裝置的特點(diǎn)是：針對(duì)主動(dòng)極限狀態(tài)、半徑僅幾個(gè)厘米、位移的徑向均勻性差，難以準(zhǔn)確模擬軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題，且太小直徑偶然因素影響大。圓筒形的工程結(jié)構(gòu)遍及土木工程、軍用工程、水電水利等眾多領(lǐng)域，且往往關(guān)系到人員的生命安全，極限、非極限側(cè)壓力的研究具有重要的工程實(shí)用價(jià)值。

目前，國(guó)內(nèi)外測(cè)試圓筒結(jié)構(gòu)土壓力用的實(shí)驗(yàn)裝置與方法，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明類(lèi)似的文獻(xiàn)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有裝置與方法中的缺陷，本發(fā)明提供一種測(cè)試松散介質(zhì)中圓筒結(jié)構(gòu)主動(dòng)、被動(dòng)狀態(tài)，極限、非極限側(cè)壓力的室內(nèi)模型試驗(yàn)裝置，該裝置適用的半徑范圍廣、覆砂厚度大，徑向加載、徑向位移的均勻性好，能以較小的豎向加載實(shí)現(xiàn)很大的、均勻的徑向外推力，還能將微小的徑向位移放大數(shù)十倍后測(cè)量，有效減小對(duì)加載頭量程需求，同時(shí)提高位移的測(cè)量精度。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種測(cè)試圓筒結(jié)構(gòu)土壓力的模型試驗(yàn)裝置，包括：用于控制加載位移與加載力的中心控制軸，拼接圓筒，用于精確控制位移方向的定向底盤(pán)，用于封蓋縫隙的封縫橡膠帶，滑動(dòng)滾輪，以及微型土壓力傳感器；

所述中心控制軸分為上、中、下三段，其中：中心控制軸上段和中心控制軸下段均為圓柱體，中心控制軸中段為一倒置圓臺(tái)；

所述拼接圓筒由數(shù)量ns不少于18的t型弧片等間距拼接而成，每個(gè)t型弧片均由弧片單元和平面內(nèi)撐板組成t型結(jié)構(gòu)；

所述定向底盤(pán)由內(nèi)撐板滑道盤(pán)、中心柱筒、環(huán)形蓋板和固定底板組成，其中：內(nèi)撐板滑道盤(pán)由多個(gè)弧邊梯形等間距拼接而成，平面內(nèi)撐板分別插入在內(nèi)撐板滑道盤(pán)的多個(gè)弧邊梯形等間距間隙內(nèi)，固定底板的中心位置設(shè)置中心柱筒，并在中心柱筒的頂端設(shè)置環(huán)形蓋板，中心控制軸下段插入在中心柱筒內(nèi)；

所述封縫橡膠帶包括環(huán)形波紋橡膠帶和直條狀橡膠帶，其中：環(huán)形波紋橡膠帶的內(nèi)側(cè)與所述拼接圓筒底部側(cè)壁牢固粘結(jié)、外側(cè)與所述固定底板牢固粘結(jié)，直條狀橡膠帶的波紋段兩側(cè)分別與相鄰所述t形弧片的弧片單元的外壁牢固粘結(jié)；

所述內(nèi)撐板滑道盤(pán)、中心控制軸中段的倒置圓臺(tái)、固定底板、環(huán)形蓋板的各個(gè)接觸面上均采用所述滑動(dòng)滾輪接觸聯(lián)接；

所述微型土壓力傳感器分布在所述t型弧片的弧片單元上。

優(yōu)選地，所述的中心控制軸中：

所述中心控制軸上段尺寸hs不小于中心控制軸下段尺寸hx；

所述中心控制軸中段的倒置圓臺(tái)坡度大于45度，優(yōu)選坡率n取值范圍為5～50；倒置圓臺(tái)的下端半徑rn不小于臨界緊縮半徑rcr與主動(dòng)極限位移估算值sa之和；

所述中心控制軸下段由上、下兩段圓柱體拼接組成，其總尺寸hx長(zhǎng)度不小于主動(dòng)極限位移估算值sa與被動(dòng)極限位移估算值sp之和的n倍，上段圓柱體的長(zhǎng)度為被動(dòng)極限位移估算值sp的n倍，下段圓柱體的長(zhǎng)度為主動(dòng)極限位移估算值sa的n倍，n為所述的倒置圓臺(tái)的坡率。

優(yōu)選地，所述的臨界緊縮半徑rcr等于平面內(nèi)撐板的厚度tb的ns/2π倍，其中ns為拼接圓筒的t形弧片單元的數(shù)量；

所述的主動(dòng)極限位移估算值sa、被動(dòng)極限位移估算值sp按照拼接圓筒的半徑rw與高度hw估算，其中：主動(dòng)極限位移估算值sa取2.5％*rw與0.2％*hw的較大值，被動(dòng)極限位移估算值sp取主動(dòng)極限位移估算值sa的5倍值。

優(yōu)選地，所述的拼接圓筒的半徑rw與高度hw是根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮托枰_定；

所述的拼接圓筒由ns個(gè)t形弧片按照設(shè)定的拼接間距拼接組成，其中：個(gè)數(shù)不小于18，優(yōu)選個(gè)數(shù)為24～36；設(shè)定拼接間距d不小于2πsa/ns，不大于4πsa/ns，優(yōu)選間距為3πsa/ns。

優(yōu)選地，所述的t型弧片由弧片單元與平面內(nèi)撐板牢固連接構(gòu)成，其中：

所述弧片單元的弧度為2π/ns-d/rw、弧長(zhǎng)為2πrw/ns-d、厚度tw滿(mǎn)足局部穩(wěn)定要求；d為t形弧片之間拼接間距；rw為拼接圓筒的半徑，ns為拼接圓筒的t形弧片單元的數(shù)量；

所述平面內(nèi)撐板的總體高度h為拼接圓筒高度hw減去滑動(dòng)滾輪直徑do，平面內(nèi)撐板的總體寬度b等于拼接圓筒半徑rw與弧片單元厚度tw、滑動(dòng)滾輪直徑do、中心控制軸中段倒置圓臺(tái)下端半徑rn的差，平面內(nèi)撐板的厚度tb不小于弧片單元厚度tw；所述平面內(nèi)撐板的內(nèi)側(cè)邊緣整體呈三角齒狀，三角齒狀的上部?jī)?nèi)傾坡度等于中心控制軸中段倒置圓臺(tái)的坡度，三角齒狀的下部?jī)?nèi)凹缺口三角形的底邊長(zhǎng)l不小于主動(dòng)極限位移sa、被動(dòng)極限位移sp與3倍的滾輪直徑do之和，三角齒狀的下部?jī)?nèi)凹缺口三角形的高度hbs為被動(dòng)極限位移sp的n倍加上滑動(dòng)滾輪直徑do與環(huán)形蓋板厚度tg；平面內(nèi)撐板的下端內(nèi)凸部分高度hbs的取值為主動(dòng)極限位移差值sa的n倍減去滾輪直徑d與環(huán)形蓋板厚度tg。

優(yōu)選地，所述的定向底盤(pán)中：

所述內(nèi)撐板滑道盤(pán)由ns個(gè)弧邊梯形等間距拼接而成，拼接間距為內(nèi)撐板滑道盤(pán)的厚度tb加1mm的富余尺寸；ns為拼接圓筒的t形弧片單元的數(shù)量；

所述中心柱筒的外半徑ro不大于中心控制軸中段倒置圓臺(tái)的下端半徑rn與主動(dòng)極限位移估算值sa的差值，即：rn≤ro-sa，且不小于臨界緊縮半徑rcr；中心柱筒的高度hz為主動(dòng)極限位移差值sa的n倍；

所述環(huán)形蓋板的外半徑row不小于中心控制軸中段倒置圓臺(tái)的下端半徑rn與被動(dòng)極限位移估算值sp之和。

優(yōu)選地，所述的封縫橡膠帶中：

所述環(huán)形波紋橡膠帶的內(nèi)側(cè)半徑等于拼接圓筒的外徑rw，環(huán)形波紋橡膠帶的波紋段最大徑向拉伸長(zhǎng)度不小于被動(dòng)極限位移估算值sp；

所述直條狀橡膠帶的長(zhǎng)度與拼接圓筒等高、寬度為2～3cm。

優(yōu)選地，所述的微型土壓力傳感器安裝在至少4片兩兩相對(duì)的弧片單元上，每個(gè)弧片單元上至少安裝5個(gè)微型土壓力傳感器。

根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供一種利用上述裝置測(cè)試圓筒結(jié)構(gòu)側(cè)壁主動(dòng)側(cè)壓力的測(cè)試方法，包括如下步驟：

(1)將t形弧片在內(nèi)撐板滑道盤(pán)中安裝就位，各t形弧片向內(nèi)推至極限，拼接成拼接圓筒結(jié)構(gòu)；

(2)將中心控制軸下段完全插入中心柱筒底部，并將中心控制軸上段位移鎖定；

(3)用環(huán)形波紋橡膠帶封堵拼接圓筒與固定底板處的縫隙，用直條狀橡膠帶封堵各拼接弧片單元縫隙外側(cè)；

(4)向拼接圓筒周?chē)欢ǚ秶鶆蜓b填松散介質(zhì)至所需高度，其中拼接圓筒周?chē)欢ǚ秶鷅a不小于拼接圓筒高度hw的倍，為松散介質(zhì)的內(nèi)摩擦角；

(5)以位移控制方式，將中心控制軸勻速向上抽出，記錄豎向位移與各微型土壓力傳感器壓力信息，直至豎向位移達(dá)極限或者各微型土壓力傳感器的壓力值區(qū)域穩(wěn)定值，得到的微型土壓力傳感器記錄值即為圓筒結(jié)構(gòu)主動(dòng)側(cè)壓力值。

根據(jù)本發(fā)明第三方面，提供一種利用上述裝置測(cè)試圓筒結(jié)構(gòu)側(cè)壁主動(dòng)側(cè)壓力的測(cè)試方法，所述測(cè)試方法包括如下步驟：

(1)將t形弧片在內(nèi)撐板滑道盤(pán)中安裝就位，各t形弧片向內(nèi)推至極限，拼接成拼接圓筒結(jié)構(gòu)；

(2)將中心控制軸下端的上段圓柱體截下，將下段圓柱體連接在倒置圓臺(tái)下端，然后將中心控制軸豎直放入中心柱筒所在的中軸線上，由各個(gè)平面內(nèi)撐板內(nèi)側(cè)邊緣圍成的中心圓臺(tái)狀空間中，使得倒置圓臺(tái)下端截面剛好與平面內(nèi)撐板的內(nèi)側(cè)三角齒尖端重合；

(3)用環(huán)形波紋橡膠帶封堵拼接圓筒與固定底板處的縫隙，用直條狀橡膠帶封堵各拼接弧片單元縫隙外側(cè)；

(4)向拼接圓筒周?chē)欢ǚ秶鶆蜓b填松散砂至所需高度，其中拼接圓筒周?chē)欢ǚ秶鷅p，不小于拼接圓筒高度倍，為松散介質(zhì)的內(nèi)摩擦角；

(5)以位移控制方式，對(duì)中心控制軸準(zhǔn)靜態(tài)向下加載，直至豎向位移達(dá)極限或者各微型土壓力傳感器壓力值區(qū)域穩(wěn)定值，得到的微型土壓力傳感器記錄值即為圓筒結(jié)構(gòu)被動(dòng)側(cè)壓力值。

根據(jù)本發(fā)明第四方面，提供一種利用上述裝置測(cè)試圓筒結(jié)構(gòu)側(cè)壁主動(dòng)側(cè)壓力的測(cè)試方法，所述測(cè)試方法包括如下步驟：

(1)將t形弧片在內(nèi)撐板滑道盤(pán)中安裝就位，各t形弧片向內(nèi)推至極限，拼接成拼接圓筒結(jié)構(gòu)；

(2)將中心控制軸下段的上段圓柱體截下，然后輕輕插入中心柱筒達(dá)控制位置處，其中所述控制位置是指：中心控制軸中段倒置圓臺(tái)的下端與內(nèi)撐板滑道盤(pán)的內(nèi)側(cè)三角齒尖相重合所對(duì)應(yīng)的位置；

(3)用環(huán)形波紋橡膠帶封堵拼接圓筒與固定底板處的縫隙，用直條狀橡膠帶封堵各拼接弧片單元縫隙外側(cè)；

(4)向拼接圓筒周?chē)欢ǚ秶鷅s均勻裝填松散砂至所需高度；其中拼接圓筒周?chē)欢ǚ秶鷅s，不小于拼接圓筒高度hw的倍，為松散介質(zhì)的內(nèi)摩擦角；

(5)以位移控制方式，將中心控制軸準(zhǔn)靜態(tài)向上抽出，記錄豎向位移與各微型土壓力傳感器壓力信息，直至豎向位移達(dá)極限或者各微型土壓力傳感器壓力值區(qū)域穩(wěn)定值，得到的微型土壓力傳感器記錄值即為圓筒結(jié)構(gòu)主動(dòng)側(cè)壓力值；

(6)以位移控制方式，對(duì)中心控制軸準(zhǔn)靜態(tài)向下加載，直至豎向位移達(dá)極限或者各微型土壓力傳感器壓力值區(qū)域穩(wěn)定值，實(shí)驗(yàn)結(jié)束，得到的微型土壓力傳感器記錄值即為圓筒結(jié)構(gòu)被動(dòng)側(cè)壓力值。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

本發(fā)明裝置中，圓筒的分片數(shù)較多，模擬效果更接近真實(shí)的軸對(duì)稱(chēng)情況；各弧片單元的徑向位移采用一個(gè)倒置圓臺(tái)統(tǒng)一控制，位移的徑向均勻性好控制；位移加載方式由水平加載轉(zhuǎn)化為豎向加載，更方便加載控制；最重要的效果是倒置圓臺(tái)與內(nèi)撐板的楔坡構(gòu)造，不僅可以使豎向加載力縮小為所需水平推力的1/n，同時(shí)還可以使得微小的徑向位移放大n倍，通過(guò)中心控制軸的豎向位移讀數(shù)，其中n為倒置圓臺(tái)與平面內(nèi)撐板楔坡共同的坡率。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)三維視圖；

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的俯視圖；

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的豎向剖面圖；

圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的拼接圓筒的俯視圖；

圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的位移定向底盤(pán)的三維視圖；

圖6為本發(fā)明一實(shí)施例的中心控制軸的豎向剖面圖；

圖中：1—拼接圓筒，2—中心控制軸，3—定向底盤(pán)，4—封縫橡膠帶，5—滑動(dòng)滾輪，6—微型土壓力傳感器，7—t形弧片，8—弧片單元，9—平面內(nèi)撐板，10—中心控制軸上段，11—中心控制軸中段倒置圓臺(tái)，12—中心控制軸下段，13—內(nèi)撐板滑道盤(pán)，14—中心柱筒，15—環(huán)形蓋板，16—固定底板，17—環(huán)形波紋橡膠帶，18—直條狀橡膠帶，19—t形弧片之間拼接間距d，20—t形弧片的凈弧度arc1，21—相鄰平面內(nèi)撐板間的弧度arco。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1-圖6所示，一種松散介質(zhì)中圓筒側(cè)壓力測(cè)試的模型試驗(yàn)裝置，所述的裝置包括：拼接圓筒1、中心控制軸2、定向底盤(pán)3、封縫橡膠帶4、滑動(dòng)滾輪5、微型土壓力傳感器6，其中：

所述中心控制軸2分為上、中、下三段，其中：中心控制軸上段10和中心控制軸下段12均為圓柱體，中心控制軸中段為一倒置圓臺(tái)11；

所述拼接圓筒1由多個(gè)t型弧片7等間距拼接而成，每個(gè)t型弧片均由弧片單元8和平面內(nèi)撐板9組成t型結(jié)構(gòu)；

所述定向底盤(pán)3由內(nèi)撐板滑道盤(pán)13、中心柱筒14、環(huán)形蓋板15和固定底板16組成，其中：內(nèi)撐板滑道盤(pán)13由多個(gè)弧邊梯形等間距拼接而成，平面內(nèi)撐板9分別插入在內(nèi)撐板滑道盤(pán)13的多個(gè)弧邊梯形等間距間隙內(nèi)，固定底板16的中心位置設(shè)置中心柱筒14，并在中心柱筒14的頂端設(shè)置環(huán)形蓋板15，中心控制軸下段12插入在中心柱筒14內(nèi)；

所述封縫橡膠帶4包括環(huán)形波紋橡膠帶17和直條狀橡膠帶18，其中：環(huán)形波紋橡膠帶17的內(nèi)側(cè)與所述拼接圓筒1底部側(cè)壁牢固粘結(jié)、外側(cè)與所述固定底板16牢固粘結(jié)，直條狀橡膠帶18的波紋段兩側(cè)分別與相鄰所述t形弧片的弧片單元8的外壁牢固粘結(jié)；

所述內(nèi)撐板滑道盤(pán)13、中心控制軸2中段的倒置圓臺(tái)11、固定底板16、環(huán)形蓋板15的各個(gè)接觸面上均采用所述滑動(dòng)滾輪5接觸聯(lián)接；

所述微型土壓力傳感器6分布在所述t型弧片的弧片單元8上。

具體的，在部分實(shí)施例中，所述的中心控制軸2中：

所述的上段10尺寸hs不小于下段12尺寸hx。

所述的倒置圓臺(tái)11，材質(zhì)較硬、變形量小；圓臺(tái)坡度大于45度，優(yōu)選的坡率n取值范圍5～50；

所述的倒置圓臺(tái)11，下端半徑rn不小于臨界緊縮半徑rcr與主動(dòng)極限位移sa之和rn≥sa+rcr，優(yōu)選的取等號(hào)；

所述的臨界緊縮半徑rcr，其值等于內(nèi)撐板厚度tw的ns/2π倍；

所述的下段12，是由兩段圓柱體采用銷(xiāo)釘拼接組成，且可拆卸，總尺寸hx，長(zhǎng)度不小于主動(dòng)極限位移估算值sa與被動(dòng)極限位移估算值sp之和的n倍，優(yōu)選的取等號(hào)；拼接上分段長(zhǎng)度為被動(dòng)極限位移估算值sp的n倍，拼接下分段長(zhǎng)度為主動(dòng)極限位移估算值sa的ns倍。

具體的，在部分實(shí)施例中，所述的拼接圓筒1的半徑rw與高度hw是根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮托枰_定，圓筒是由ns個(gè)t形弧片7按照設(shè)定的拼接間距拼接組成；

所述的t形弧片7個(gè)數(shù)ns，不小于18，優(yōu)選的個(gè)數(shù)為24～36；

所述的t形弧片7，是由弧片單元8與平面內(nèi)撐板9牢固連接構(gòu)成，所述的拼接間距d不小于2πsa/ns，不大于4πsa/ns，優(yōu)選的間距為3πsa/ns；

所述的弧片單元8的弧度為2π/ns-d/rw、弧長(zhǎng)為2πrw/ns-d、厚度tw滿(mǎn)足局部穩(wěn)定要求；

所述的平面內(nèi)撐板9的總體高度h為所述的拼接圓筒1高度hw減去滑動(dòng)滾輪5直徑do，所述的平面內(nèi)撐板9的總體寬度b等于所述的拼接圓筒1半徑rw與所述的弧片單元8厚度tw、所述的滑動(dòng)滾輪5直徑do、所述的倒置圓臺(tái)11下端半徑rn的差值；

所述的平面內(nèi)撐板9的內(nèi)側(cè)邊緣整體呈三角齒狀，上部?jī)?nèi)傾坡度等于所述的倒置圓臺(tái)11坡度；下部的內(nèi)凹缺口三角形底邊長(zhǎng)l不小于主動(dòng)極限位移sa、被動(dòng)極限位移sp與3倍的滾輪直徑do之和，缺口三角形高度hbs為被動(dòng)極限位移差值sp的n倍加上滾輪直徑do與壓板厚度tg；內(nèi)撐板下端內(nèi)凸部分高度hbx,優(yōu)選的取值為主動(dòng)極限位移差值sa的n倍減去滾輪直徑do與環(huán)形蓋板15厚度tg。

所述的定向底盤(pán)3，由內(nèi)撐板滑道盤(pán)13、中心柱筒14與固定底板16三部分組成，具體的，在部分實(shí)施例中：

所述的內(nèi)撐板滑道盤(pán)13，是由ns個(gè)弧邊梯形等間距拼接而成，拼接間距為內(nèi)撐板厚度tb加1mm的富余尺寸；

所述的中心柱筒14，外半徑ro不大于所述的倒置圓臺(tái)11的下端半徑rn與所述的主動(dòng)極限位移估算值sa的差值rn≤ro-sa，且不小于所述的臨界緊縮半徑rcr；

所述的中心柱筒14的高度hz，為主動(dòng)極限位移差值sa的n倍；

所述的中心柱筒14，頂端設(shè)置一環(huán)形蓋板15。所述的環(huán)形蓋板15的外半徑row不小于所述的倒置圓臺(tái)11下端半徑rn與所述的被動(dòng)極限位移估算值sp之和。

在部分實(shí)施例中，所述的封縫橡膠帶4，分為一圈環(huán)形波紋橡膠帶17和ns條帶狀橡膠帶兩種；

所述的環(huán)形波紋橡膠帶17，半徑等于所述的圓筒外徑rw，波紋段的最大徑向拉伸長(zhǎng)度不小于被動(dòng)極限位移sp，內(nèi)側(cè)與所述的拼接圓筒1底部側(cè)壁牢固粘結(jié)，外側(cè)與所述的固定底板16牢固粘結(jié)；

所述的直條狀橡膠帶，長(zhǎng)度與所述的拼接圓筒1等高，寬度2～3cm，兩側(cè)分別與所述的弧片單元8外壁牢固粘結(jié)。

在部分實(shí)施例中，所述的內(nèi)撐板與所述的倒置圓臺(tái)11、所述的固定底板16、所述的環(huán)形壓板接觸面上均采用所述的滑動(dòng)滾輪5接觸聯(lián)接。

在部分實(shí)施例中，所述的微型土壓力傳感器6安裝在至少4片兩兩相對(duì)的t形弧片上，每片弧片上至少安裝5個(gè)。所述的t形弧片外側(cè)安裝所述的微型土壓力傳感器6處按所述的微型土壓力傳感器6尺寸設(shè)置內(nèi)凹形狀。

在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中：所述的拼接圓筒1的外半徑rw＝40cm、高度hw＝150cm；拼接圓筒1由32個(gè)t形弧片7間隔d＝4mm拼接組成；t形弧片7由弧片單元8與平面內(nèi)撐板9牢固連接構(gòu)成，其中：弧片單元的弧長(zhǎng)arc1s＝7.7cm、厚度tw＝1.0cm，平面內(nèi)撐板9的高度h＝148.5cm、寬b＝29.5cm，上部的內(nèi)傾坡率n＝20，下部的內(nèi)凹缺口三角形底邊長(zhǎng)l＝10cm、高度hbs＝52.5cm。

如圖3、圖6所示，在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中：所述的中心控制軸2由中心控制軸上段10、中心控制軸中段倒置圓臺(tái)11和中心控制軸下段12組成，其中：中心控制軸上段10、中心控制軸下段12的半徑均為ro＝2.5cm，中心控制軸中段倒置圓臺(tái)11的下端半徑rn＝8.0cm，中心控制軸下段12的高度hx＝60cm，中心控制軸上段10的高度hs＝60cm，中心控制軸中段倒置圓臺(tái)11的高度hz＝80cm，中心控制軸中段倒置圓臺(tái)11的倒置圓臺(tái)坡率n＝20。

如圖5所示，在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中：，述的位移定向底盤(pán)3中：內(nèi)撐板滑道盤(pán)13由三十二個(gè)弧邊梯形等隔1.1cm拼接而成，所述中心柱筒14的外半徑row＝3.0cm、高度hzz＝10.0cm，所述環(huán)形蓋板15的外半徑rg＝12.0cm(如圖3所示)。

如圖2所示，在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中：所述的封縫橡膠帶4中：

所述環(huán)形波紋橡膠帶17的內(nèi)半徑等于所述拼接圓筒外徑rw＝40.0cm，所述環(huán)形波紋橡膠帶17的內(nèi)側(cè)與所述拼接圓筒1底部的側(cè)壁牢固粘結(jié)、外側(cè)與所述固定底板16牢固粘結(jié)；

所述直條狀橡膠帶18的長(zhǎng)度與所述拼接圓筒1等高h(yuǎn)w＝200.0cm、寬度3.0cm，直條狀橡膠帶18的波紋段兩側(cè)分別與相鄰弧片單元8的外壁牢固粘結(jié)。

在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中：所述的滑動(dòng)滾輪5的直徑do＝1.5cm(如圖1、圖4所示)。

在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中：所述的微型土壓力傳感器6的直徑為1.5cm、厚度0.5cm，安裝在十字交叉對(duì)應(yīng)位置的4片的弧片單元8上，該4片弧片單元8上每間隔20cm預(yù)先設(shè)置直徑1.6cm、深度0.5cm的內(nèi)凹圓坑用于放置微型土壓力傳感器6。

基于上述裝置，土壓力測(cè)試方法分為：主動(dòng)土壓力測(cè)試方法、被動(dòng)土壓力測(cè)試方法、主動(dòng)被動(dòng)土壓力一次性測(cè)試方法；具體的：

一、圓筒結(jié)構(gòu)主動(dòng)土壓力測(cè)試方法的測(cè)試方法的步驟為：

(1)將t形弧片7在內(nèi)撐板滑道盤(pán)13中安裝就位，且各t形弧片7向內(nèi)推至極限，拼接成拼接圓筒1；

(2)將中心控制軸2的底端完全插入中心柱筒14的底部，并將中心控制軸2的頂部位移鎖定；

(3)用環(huán)形波紋橡膠帶17封堵拼接圓筒1與固定底板16處的縫隙，用直條狀橡膠帶18封堵各弧片單元8縫隙外側(cè)；

(4)向拼接圓筒1周?chē)欢ǚ秶?imgfile="bda0001320010830000101.gif"wi="322"he="102"img-content="drawing"img-format="gif"orientation="portrait"inline="no"/>內(nèi)均勻裝填松散砂至所需高度；

(5)以位移控制方式，將中心控制軸2準(zhǔn)靜態(tài)向上抽出，記錄中心控制軸2的豎向位移與各微型土壓力傳感器6的壓力信息，直至中心控制軸2的豎向位移達(dá)主動(dòng)極限位移估算值sa的n倍或者各微型土壓力傳感器6的壓力值趨于穩(wěn)定值，實(shí)驗(yàn)結(jié)束，傳感器6記錄的穩(wěn)定壓力值即為待測(cè)的主動(dòng)側(cè)壓力值。

二、圓筒結(jié)構(gòu)被動(dòng)側(cè)壓力的測(cè)試方法的步驟為：

(1)將t形弧片7在內(nèi)撐板滑道盤(pán)13中安裝就位，且各t形弧片7向內(nèi)推至極限，拼接成拼接圓筒1；

(2)將中心控制軸下段12的上分段截下，將下分段與倒置圓臺(tái)11下端連接，然后插入由各個(gè)內(nèi)撐板9內(nèi)側(cè)邊緣圍成的中心圓臺(tái)狀空間中，直至倒置圓臺(tái)11的下端截面與內(nèi)撐板滑的內(nèi)側(cè)三角齒尖端重合，

(3)用環(huán)形波紋橡膠帶17封堵拼接圓筒1與固定底板16處的縫隙，用直條狀橡膠帶18封堵各拼接弧片單元8縫隙外側(cè)；

(4)向拼接圓筒1的周?chē)欢ǚ秶?imgfile="bda0001320010830000102.gif"wi="326"he="103"img-content="drawing"img-format="gif"orientation="portrait"inline="no"/>均勻裝填松散砂至所需高度；

(5)以位移控制方式，對(duì)中心控制軸2準(zhǔn)靜態(tài)向下加載，直至中心控制軸2的豎向位移達(dá)被動(dòng)極限位移估算值sp的n倍或者各微型土壓力傳感器6的壓力值區(qū)域穩(wěn)定值，實(shí)驗(yàn)結(jié)束,傳感器6記錄的穩(wěn)定壓力值即為待測(cè)的被動(dòng)側(cè)壓力值。

三、所述的圓筒結(jié)構(gòu)主動(dòng)、被動(dòng)土壓力的一次性測(cè)試方法的步驟為：

(1)將t形弧片7在內(nèi)撐板滑道盤(pán)13中安裝就位，且各t形弧片7向內(nèi)推至極限，以拼接成拼接圓筒1；

(2)中心控制軸下段12僅安裝下分段，然后輕輕插入中心柱筒14直至中心控制軸中段倒置圓臺(tái)11的下端與平面內(nèi)撐板9的齒口一致處，鎖定中心控制軸2位置；

(3)用環(huán)形波紋橡膠帶17封堵拼接圓筒1與固定底板16處的縫隙；直條狀橡膠帶18封堵各拼接弧片單元8縫隙外側(cè)；

(4)向拼接圓筒1的周?chē)?imgfile="bda0001320010830000111.gif"wi="310"he="95"img-content="drawing"img-format="gif"orientation="portrait"inline="no"/>范圍均勻裝填松散砂至所需高度；

(5)以位移控制方式，將中心控制軸2準(zhǔn)靜態(tài)向上抽出，記錄豎向位移與各微型土壓力傳感器6壓力信息，直至中心控制軸2豎向位移達(dá)主動(dòng)極限位移估算值sa的n倍或者各微型土壓力傳感器6壓力值趨于穩(wěn)定，傳感器6記錄的穩(wěn)定壓力值即為待測(cè)的主動(dòng)側(cè)壓力值；

(6)以位移控制方式，對(duì)中心控制軸2準(zhǔn)靜態(tài)向下加載，直至中心控制軸2的豎向位移達(dá)被主動(dòng)極限位移估算值sp的n倍或者各微型土壓力傳感器6壓力值趨于穩(wěn)定，傳感器6記錄的穩(wěn)定壓力值即為待測(cè)的被動(dòng)側(cè)壓力值。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。