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原文传递一种用于测试土体动应力应变的装置及其测试方法

专利名称：	一种用于测试土体动应力应变的装置及其测试方法
摘要：	本发明公开了一种用于测试土体动应力应变的装置及其测试方法，该装置包括：模型箱以及至少一个弹性板，每个弹性板竖直的埋设于模型箱的土体内，每个弹性板的一板面间隔的设置有若干个光纤光栅应变传感器，另一板面间隔的设置有若干个加速度传感器。该装置的测试方法包括：(1)在每个弹性板上安装传感器；(2)将每个弹性板安装于模型箱内，并往模型箱内填充土体；(3)将所有的光纤光栅应变传感器与外部光纤光栅解调仪连接；并将所有的加速度传感器与外部信号采集装置连接；(4)计算水平剪应力时程。本发明的弹性板具有较高的弹性，使其运动与土体的运动相一致，保证传感器不偏移测点位置，提高测量数据的准确性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广西;45
申请人：	广西大学
发明人：	赵胜华;何江;赵艳林;曹振中;吕海波
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910439273.9
公开号：	CN110132763A
代理机构：	北京中誉威圣知识产权代理有限公司
代理人：	卢岳锋
分类号：	G01N3/32(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	530004 广西壮族自治区南宁市西乡塘区大学东路100号
主权项：	1.一种用于测试土体动应力应变的装置，其特征在于，包括：模型箱，其设置有用于存放土体的腔体；以及至少一个弹性板，每个该弹性板竖直的埋设于所述模型箱的所述土体内，每个该弹性板的一板面沿其长度方向间隔的设置有若干个光纤光栅应变传感器，另一板面沿其长度方向间隔的设置有若干个加速度传感器，每个该弹性板上的所述光纤光栅应变传感器和所述加速度传感器一一对应分布。 2.根据权利要求1所述的用于测试土体动应力应变的装置，其特征在于，所述模型箱内的所述土体从下往上依次设置有若干个土层，每个所述弹性板上的所述加速度传感器和所述光线光栅应变传感器与所述土层一一对应设置。 3.根据权利要求1所述的用于测试土体动应力应变的装置，其特征在于，每个所述弹性板的底部固定于所述模型箱的底面上，且每个所述弹性板的板面与所述模型箱内的所述土体的水平剪切运动方向垂直分布。 4.根据权利要求1所述的用于测试土体动应力应变的装置，其特征在于，所述模型箱包括：底板；以及若干个组合框架，其设于所述底板上，每个所述组合框架的周边设有若干个安装孔；在使用状态下，若干个所述组合框架叠放设置，所有的所述组合框架上的安装孔一一对应设置形成若干个安装孔道，每个所述安装孔道内穿插有弹性杆，所述弹性杆将所有的所述组合框架串接成一体。 5.根据权利要求4所述的用于测试土体动应力应变的装置，其特征在于，底层的所述组合框架固定于所述底板上，其余的所述组合框架的底部均设置有滑轮，且相邻的所述组合框架的顶部设置有与相应的所述滑轮相配合的滑轨。 6.根据权利要求1所述的用于测试土体动应力应变的装置，其特征在于，每个所述弹性板为碳纤维板。 7.一种如权利要求1所述的用于测试土体动应力应变的装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)在每个所述弹性板的一板面上沿其长度方向间隔的安装上若干个所述光纤光栅应变传感器，另一板面上沿其长度方向间隔的安装上若干个所述加速度传感器，每个所述弹性板的所述光纤光栅应变传感器和所述加速度传感器一一对应分布； (2)将每个所述弹性板竖直的安装于所述模型箱的所述腔体内，并将所述模型箱安装于振动台上，然后往所述腔体内填充所述土体； (3)将所有的所述光纤光栅应变传感器均与外部光纤光栅解调仪连接，以获取所述土体内不同深度的动应变值；并将所有的所述加速度传感器均与外部信号采集装置连接，以获取所述土体内不同深度的加速度时程； (4)计算水平剪应力时程。 8.根据权利要求7所述的用于测试土体动应力应变的装置的测试方法，其特征在于，步骤(4)中将所述土体从下往上分层倒入所述腔体内，以形成若干个土层，所有的所述土层从下往上分别为第一土层至第i土层，且使每个所述弹性板上的所述加速度传感器和所述光线光栅应变传感器与所述土层一一对应设置，最后夯实所述土体；其中，根据地表下某深度的地震水平剪应力的简化计算假定：地震是由基岩向上传播的水平剪切运动，将具有水平表面的所述土层的运动简化成一维剪切振动；即各个所述土层的水平剪应力时程τi满足以下公式：当i＝1时，所述第一土层的水平剪应力时程τ1满足公式(1)： τ1＝ρ1·a1·z1 (1) 当i＝2，3，…时，所述第i土层的水平剪应力时程τi满足公式(2)： τi＝ρi·ai·(zi-zi-1)+τi-1 (2) 公式(1)和(2)中：τi为所述第i土层的剪应力时程；ai为所述第i土层的加速度时程；zi为所述第i土层相对于所述模型箱的底面的深度；ρi所述第i土层的密度。 9.根据权利要求7所述的用于测试土体动应力应变的装置的测试方法，其特征在于，步骤(2)中将所有的所述弹性板间隔的安装于所述模型箱内，并将每个所述弹性板的底部固定于所述模型箱的底面上，且使每个所述弹性板的板面与所述土体的水平剪切运动方向垂直分布。 10.根据权利要求7所述的用于测试土体动应力应变的装置的测试方法，其特征在于，步骤(2)前安装所述模型箱，所述模型箱包括底板以及若干个组合框架，在每个所述组合框架的周边开设有若干个安装孔，将若干个所述组合框架叠放设置在所述底板上，且使所述组合框架上的安装孔一一对应设置形成若干个安装孔道，每个所述安装孔道内穿插有弹性杆，所述弹性杆将若干个所述组合框架串接成一体。
所属类别：	发明专利