專利名稱：土體剪切波速室內(nèi)測定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測定裝置，具體為一種土體剪切波速室內(nèi)測定裝置。
背景技術(shù)：
目前，土體剪切波速的測定方法主要有三種
1.通過共振柱試驗確定最大剪切模量，進而反算剪切波速。本方法缺點是所測土樣體積小，得到的剪切波速和現(xiàn)場土體真實的剪切波速相差過大，而且，本方法用所測得的動剪切模量反算剪切波速的公式也是通過試驗得到的經(jīng)驗公式，因此誤差也較大。2.彎曲單元法測土樣的剪切波速。彎曲單元需要插入被測試件一定深度(一般為3 mm)，從而造成對插入深度范圍內(nèi)一定的擾動，也造成了剪切波傳播長度的不確定性； 另外，近場效應(yīng)和雜散波的干擾使得判別剪切波的初至?xí)r刻具有較大的主觀性，由此帶來的測量誤差可能達到30% ；第三，彎曲單元產(chǎn)生的是一種偏振波，測試時必須將發(fā)射和接收單元的敏感方向排列一致，操作起來比較麻煩。3.利用超聲波傳感器來測試土樣的剪切波速。此類傳感器常用厚度切變型壓電陶瓷PZT(鋯鈦酸鉛)晶片制成。由于PZT晶片的厚度機電耦合系數(shù)較低，剪切波輻射能量小， 同時，還會產(chǎn)生縱波干擾，尤其對于軟粘土、飽和松散砂土這類高損耗的介質(zhì)，縱波干擾十分嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有測定剪切波速技術(shù)存在上述不足之處的問題，提供了一種土體剪切波速室內(nèi)測定裝置。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的土體剪切波速室內(nèi)測定裝置，包括振動發(fā)生器、動態(tài)信號采集儀及計算機，振動發(fā)生器的輸出端連接有位于其右側(cè)且沿左右方向振動的振動臺面，振動臺面上固定有模型箱體，模型箱體左、右側(cè)壁內(nèi)側(cè)設(shè)有至少一對左右方向位置對應(yīng)的壓力傳感器，壓力傳感器的輸出端與動態(tài)信號采集儀的輸入端相連，動態(tài)信號采集儀的輸出端與計算機的輸入端相連。測定時，首先由振動發(fā)生器發(fā)射特定加速度和特定頻率的振動信號傳遞到振動臺面，使得振動臺面和之上的裝有土樣的模型箱體一起左右振動，同時土樣也會按一定的規(guī)律振動起來，通過土體的運動，壓力傳感器采集到動態(tài)波形，再通過至少一對(一對即為兩個)傳感器的動態(tài)波形的起始時間差，確定出此土樣的剪切波速。計算公式為A=L/At。λ為剪切波速，L為兩傳感器之間的距離，At為采集到的兩傳感器動態(tài)波形的起始時間差。克服了現(xiàn)有測定剪切波速技術(shù)存在的問題。模型箱體左側(cè)壁外表面設(shè)有基準(zhǔn)傳感器，基準(zhǔn)傳感器和壓力傳感器的動態(tài)波形的起始時間差更加精確，確定出此土樣的剪切波速的精度進一步提高。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計合理可靠，可以測量較大體積土樣的剪切波速，而且測量時不需要對土樣進行擾動，剪切波速的傳播長度相對較確定；同時該裝置只有振動方向的剪切波， 不存在其他形式的波的干擾，具有操作方便、簡捷，計算直接、簡單的優(yōu)點，從而可以減小試驗所帶來的誤差。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-振動發(fā)生器，2-動態(tài)信號采集儀，3-計算機，4-振動臺面，5-模型箱體， 6-壓力傳感器，7-基準(zhǔn)傳感器。
具體實施例方式土體剪切波速室內(nèi)測定裝置，包括振動發(fā)生器1、動態(tài)信號采集儀2及計算機3，振動發(fā)生器1的輸出端連接有位于其右側(cè)且沿左右方向振動的振動臺面4，振動臺面4上固定有模型箱體5，模型箱體5左、右側(cè)壁內(nèi)側(cè)設(shè)有至少一對左右方向位置對應(yīng)的壓力傳感器 6，壓力傳感器6的輸出端與動態(tài)信號采集儀2的輸入端相連，動態(tài)信號采集儀2的輸出端與計算機3的輸入端相連。模型箱體5左側(cè)壁外表面設(shè)有基準(zhǔn)傳感器7。具體實施過程中， 測試所用的壓力傳感器6和基準(zhǔn)傳感器7比較靈活，根據(jù)需要進行選定，可以選擇具有體積小、工作頻率低、發(fā)射能量大的傳感器。
權(quán)利要求
1.一種土體剪切波速室內(nèi)測定裝置，其特征在于包括振動發(fā)生器(1)、動態(tài)信號采集儀(2)及計算機(3)，振動發(fā)生器(1)的輸出端連接有位于其右側(cè)且沿左右方向振動的振動臺面(4)，振動臺面(4)上固定有模型箱體(5)，模型箱體(5)左、右側(cè)壁內(nèi)側(cè)設(shè)有至少一對左右方向位置對應(yīng)的壓力傳感器(6)，壓力傳感器(6)的輸出端與動態(tài)信號采集儀(2)的輸入端相連，動態(tài)信號采集儀(2)的輸出端與計算機(3)的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土體剪切波速室內(nèi)測定裝置，其特征在于模型箱體(5)左側(cè)壁外表面設(shè)有基準(zhǔn)傳感器(7)。
全文摘要
本發(fā)明具體為一種土體剪切波速室內(nèi)測定裝置，解決了現(xiàn)有測定剪切波速技術(shù)存在上述不足之處的問題。包括振動發(fā)生器、動態(tài)信號采集儀及計算機，振動發(fā)生器的輸出端連接有位于其右側(cè)且沿左右方向振動的振動臺面，振動臺面上固定有模型箱體，模型箱體左、右側(cè)壁內(nèi)側(cè)設(shè)有至少一對左右方向位置對應(yīng)的壓力傳感器，壓力傳感器的輸出端與動態(tài)信號采集儀的輸入端相連，動態(tài)信號采集儀的輸出端與計算機的輸入端相連。本發(fā)明可以測量較大體積土樣的剪切波速，而且測量時不需要對土樣進行擾動，剪切波速的傳播長度相對較確定；同時該裝置只有振動方向的剪切波，不存在其他形式的波的干擾，具有操作方便、簡捷，計算直接、簡單的優(yōu)點。
文檔編號G01H5/00GK102410871SQ201110367598
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者吳植安, 張循當(dāng), 王顯耀, 白曉紅, 黃占芳 申請人:太原理工大學(xué), 山西建筑工程(集團)總公司