[发明专利]深孔内土体压缩变形模量及强度的测试装置及其测试方法

权利要求书

1.深孔内土体压缩变形模量及强度的测试装置，其特征在于：

包括气压反力系统、液压载荷板系统和测试系统；

气压反力系统设置有圆筒形的上心管（7），上心管（7）外环套气压橡胶膜（6）；上心管（7）的顶端通过螺纹连接方式固定有上盖板（5），上盖板（5）顶部设置有吊环（4）；上心管（7）的底端焊接固定有下盖板（20）；

液压载荷板系统设置有圆筒形的下心管（12）；下心管（12）顶端通过螺纹连接方式固定有压力传感器（11），压力传感器（11）顶面焊接固定有千斤顶（10），千斤顶（10）通过法兰盘（9）与上心管（7）相连接；下心管（12）下部外圈焊接有环形水平的支撑板（23），支撑板（23）上方设置有支撑环（14）；支撑环（14）内圈通过滚柱轴承固定于下心管（12）外壁，外圈固定有环下心管（12）设置的环带状的液压橡胶膜（15），内圈与外圈之间设置有辐射状的肋条，置于支撑板（23）上；下心管（12）底端焊接固定有载荷板（26）；

测试系统中包括液压泵（17）、液压管（21）、气压泵（19）、气压管（3）、测试仪器（18）、测试线（8）和位移传感器（25）；液压管（21）从液压泵（17）接出，另一端接入液压橡胶膜（15）；气压管（3）从气压泵（19）接出，另一端接入气压橡胶膜（6）；测试线（8）从测试仪器（18）接出，另一端接入支撑环（14）上设置的位移传感器（25）。

2.根据权利要求1所述的深孔内土体压缩变形模量及强度的测试装置，其特征在于：

液压管（21）上设置有液压橡胶膜控制阀（24）。

3.根据权利要求2所述的深孔内土体压缩变形模量及强度的测试装置，其特征在于：

液压管（21）上设置有分支，接入千斤顶（10），分支上设置有千斤顶控制阀（22）。

4.根据权利要求3所述的深孔内土体压缩变形模量及强度的测试装置，其特征在于：

载荷板（26）底部设置有垫层（16）。

5.根据权利要求4所述的深孔内土体压缩变形模量及强度的测试装置，其特征在于：

液压管（21）、气压管（3）和测试线（8）均穿过上心管（7）。

6.根据权利要求5所述的深孔内土体压缩变形模量及强度的测试装置，其特征在于：

吊环（4）通过吊装钢缆与吊装设备（1）相连接。

7.深孔内土体压缩变形模量及强度的测试方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：钻孔（2）的施工：

利用吊装设备（1）和机械洛阳铲铲头在试验点位成孔，钻孔（2）直径为载荷板（26）直径加100mm；

钻孔到试验深度后提出钻头并清孔，然后往孔底倒入10cm厚中粗砂整平；

步骤二：测试装置组装：

组装液压载荷板系统，将液压橡胶膜（15）套在支撑环（14）外端，并将支撑环（14）套放在下心管（12）外的支撑板（23）上，然后将千斤顶（10）和压力传感器（11）连接于下心管（12）顶部，将位移传感器（25）固定在支撑环（14）上；

在钻孔（2）孔口固定垫叉（27），用吊装设备（1）将组装好的液压载荷板系统放在垫叉（27）上；

组装气压反力系统，首先将气压橡胶膜（6）套装在上心管（7）外，然后将上盖板（5）拧紧在上心管（7）上，将下盖板（20）焊接于上心管（7）低端；

用吊装设备（1）将气压反力系统吊装至钻孔（2）孔口的液压载荷板系统上，用螺栓将法兰盘（9）紧固后取掉垫叉（27）；

布置测试系统：液压管（21）从液压泵（17）接出，另一端接入液压橡胶膜（15）；测试线（8）从测试仪器（18）接出，另一端接入位移传感器（25）；气压管（3）从气压泵（19）接出，另一端接入气压橡胶膜（6）；

步骤三：测试：

将组装好的液压载荷板系统和气压反力系统缓慢放入孔底后，松开吊装钢缆，开启气压泵（19）送气至气压橡胶膜（6），维持30kpa气压15分钟后，打开气压泵（19）的泄气阀将气压橡胶膜（6）内的气体压力减小至5kpa；

读取压力传感器（11）初值，打开气压泵（19）将气压橡胶膜（6）内气压加至30kpa，打开液压泵（17）和千斤顶控制阀（22），缓慢加压读取压力传感器（11）压力值，压力传感器（11）压力达20kpa时稳定压力；

打开液压橡胶膜控制阀（24），维持液压橡胶膜（15）内压力30kpa，关闭液压橡胶膜控制阀（24），读取位移传感器（25）初值；

将试验荷载分8级，用千斤顶（10）逐级加压，每级压力稳定后才能进入下一级压力，压力稳定标准为60分钟内位移传感器（25）记录载荷板沉降小于0.1mm，每级加压后10分钟一次记录压力传感器（11）和位移传感器（25）的测量值。