一種測算土體泊松比的裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種測算土體泊松比的裝置及方法，包括放置在被測土柱頂部的上壓板、放置在被測土柱底部的下壓板和套裝在被測土柱外圈上的柔性鋼圈，所述的柔性鋼圈的外側面粘結一個測量土體橫向變形的傳感器I，在所述的上壓板的底部設有一個測量土體豎向變形的傳感器II。本發明利用兩個電阻式位移計分別測量土體的豎向變形和橫向變形，從而推算出土體的泊松比。將有助于解決土體泊松比難測的問題，此外用這種方法測量土體泊松比相比于粘貼應變片更簡單易行且比較準確。
【專利說明】—種測算土體泊松比的裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明提供了一種測算土體泊松比的新方法，屬于土木工程領域。
【背景技術】
[0002]泊松比是由法國科學家最先發現并提出，他在1829年發表的《彈性體平衡和運動研究報告》一文中，用分子間相互作用的理論導出彈性體的運動方程，發現在彈性介質中可以傳播縱波和橫波，并且從理論上推演出各向同性彈性桿在受到縱向拉伸時，橫向收縮應變與縱向伸長應變之比是一常數。故此在材料的比例極限內，由均勻分布的縱向應力所引起的橫向應變與相應的縱向應變之比的絕對值稱為泊松比。
[0003]在泊松比的提出近200年的歷史中，測定材料泊松比的方法層出不窮，現在主要以粘貼應變片測量為主，這種方法在測量彈性體的泊松比時十分精確，但對于一些彈性較弱的材料，用這種方法測量卻非常困難，比如土體，當用粘貼應變片的方法測量土體的泊松比時，在土體壓縮過程中，土體易開裂變形，應變片容易脫落，使測量實驗無法正常進行。
【發明內容】
[0004]為了解決現有技術中存在的問題，本發明提出一種適用于測算土體泊松比的新方法，它綜合使用柔性薄鋼圈、電阻式位移計、基準支架和壓力機來測算土體的泊松比，這種方法相比于粘貼應變片更簡單易行且比較準確，但該發明不適宜測量半剛性體的泊松比，如巖石等。
[0005]本發明采用的技術方案如下:
[0006]一種測算土體泊松比的裝置，包括放置在被測土柱頂部的上壓板、放置在被測土柱底部的下壓板和套裝在被測土柱外圈上的柔性鋼圈，所述的柔性鋼圈的外側面粘結一個測量土體橫向變形的傳感器I，在所述的上壓板的底部設有一個測量土體豎向變形的傳感器II。
[0007]所述的傳感器I連接一個套環；所述的套環套裝在基準支架上。
[0008]所述的傳感器II固定在基準支架。
[0009]所述的傳感器1、傳感器II均為電阻式位移計。
[0010]所述的傳感器II尖端靠在壓力機的上壓板上。
[0011]所述的上壓板、下壓板均位于壓力機上，上壓板對被測土柱提供向下的壓力。
[0012]所述的基準支架與下壓板連接，安裝在上壓板和下壓板的側面。
[0013]所述的測算土體泊松比的方法，包括以下步驟:
[0014](I)準備一片柔性薄鋼片約40cm長、Icm寬，將其制成圈狀，并將其側面與電阻式位移計I粘結到一起，并在該電阻式位移計上粘結一個小套環，再準備一支電阻式位移計II，并預制好一個基準支架；
[0015](2)將預先制好的基準支架固定到壓力機的下壓板上；
[0016](3)制作圓柱形被測土柱，成型后備用；[0017](4)將固定有電阻式位移計I的薄鋼圈套于圓柱體試件上，并將其置于壓力機下壓板上，同時將電阻式位移計I的小套環套于基準支架上，將另一支電阻式位移計II固定于基準支架上，使電阻式位移計尖端靠在壓力機上壓板上。
[0018](5)開啟壓力機，使其壓縮試件，在土體壓縮過程中記錄電阻式位移計的變化量，直至土體破壞。
[0019](6)根據公式計算土體的泊松比。
[0020]步驟(6)所述的土體的泊松比的計算方法如下:
[0021]在材料彈性范圍內，橫向線應變ε 和豎向應變ε ^的比值為一常數，其比值的絕
對值即為材料的泊松比，通常用μ表示，即
[0022]
【權利要求】
1.一種測算土體泊松比的裝置，其特征在于:包括放置在被測土柱頂部的上壓板、放置在被測土柱底部的下壓板和套裝在被測土柱外圈上的柔性鋼圈，所述的柔性鋼圈的外側面粘結一個測量土體橫向變形的傳感器I，在所述的上壓板的底部設有一個測量土體豎向變形的傳感器II。
2.如權利要求1所述的測算土體泊松比的裝置，其特征在于:所述的傳感器I連接一個套環；所述的套環套裝在基準支架上。
3.如權利要求1所述的測算土體泊松比的裝置，其特征在于:所述的傳感器II固定在基準支架。
4.如權利要求1所述的測算土體泊松比的裝置，其特征在于:所述的傳感器1、傳感器II均為電阻式位移計。
5.如權利要求1所述的測算土體泊松比的裝置，其特征在于:所述的傳感器II尖端靠在壓力機的上壓板上。
6.如權利要求1所述 的測算土體泊松比的裝置，其特征在于:所述的上壓板、下壓板均位于壓力機上，上壓板對被測土柱提供向下的壓力。
7.如權利要求1所述的測算土體泊松比的裝置，其特征在于:所述的基準支架與下壓板連接，安裝在上壓板和下壓板的側面。
8.一種測算土體泊松比方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)準備一片柔性薄鋼片約40cm長、Icm寬，將其制成圈狀，并將其側面與電阻式位移計I粘結到一起，并在該電阻式位移計上粘結一個小套環，再準備一支電阻式位移計II，并預制好一個基準支架； (2)將預先制好的基準支架固定到壓力機的下壓板上； (3)制作圓柱形被測土柱，成型后備用； (4)將固定有電阻式位移計I的薄鋼圈套于圓柱體試件上，并將其置于壓力機下壓板上，同時將電阻式位移計I的小套環套于基準支架上，將另一支電阻式位移計II固定于基準支架上，使電阻式位移計尖端靠在壓力機上壓板上。 (5)開啟壓力機，使其壓縮試件，在土體壓縮過程中記錄電阻式位移計的變化量，直至土體破壞。 (6)根據公式計算土體的泊松比。
9.如權利要求8所述的一種測算土體泊松比方法，其特征在于:步驟(6)所述的土體的泊松比的計算公式如下:
【文檔編號】G01N3/08GK103983516SQ201410254901
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年6月10日 優先權日:2014年6月10日
【發明者】張宏博, 于一凡, 宋修廣, 吳建清, 厲超 申請人:山東大學