结构界面单膜电阻式微型土压力盒室内砂土标定方法研究.docx

结构界面单膜电阻式微型土压力盒室内砂土标定方法研究
一、研究背景
随着城市化进程的加速和人们环境保护意识的增强，土壤工程在城市化建设中变得越来越重要。土壤压力、变形和稳定性等问题是土力学的研究重点，其中土压力是土力学的基础性问题之一。现有的精度高、稳定性好的土压力测试设备比较大，不方便在实际工程中使用。因此，为在特定环境下快速、准确地测量土层中的应力及其变化，采用单膜电阻式微型土压力盒相对于传统的土压力计易于安装使用，是一种比较理想的新型土压力测试设备。
二、单膜电阻式微型土压力盒的结构
单膜电阻式微型土压力盒由两个固结框和一个电阻应变片组成，如图1所示，其中，电阻应变片用胶黏在内侧的薄膜上。两个固结框之间夹压一层干燥的土壤样品，并通过两侧的螺栓予以固定，形成土壤压实状态。当土层的应力变化时，电阻应变片承受拉压应变，从而变化电阻值，在外接电源的激励下，输出微弱信号，这些信号经信号放大器转换成标准电压信号，从而完成对土压力的测量。
[图1]单膜电阻式微型土压力盒结构示意图
三、单膜电阻式微型土压力盒室内砂土标定方法
1.装填实验
将标定装置中的单膜电阻式微型土压力盒夹在两个挡板中间，固定好螺栓后，向盒内加入砂土样品，并将其压实到目标压实度。在压实过程中，需要保持砂土样品表面水平、平整，且上下表面发生位移时，需要及时调整挡板，以保证单膜电阻式微型土压力盒处于合适的压力状态。
2.标定过程
a.初始化并获取初始值：在达到目标压实度后，检查单膜电阻式微型土压力盒是否合适安装，使用仪器自动初始化，并记录下此时的电阻值和读数值。在正式实验前需清除仪器存储器已有数据。
b.加载标准值：将一系列标准载荷作用于样品，通过数据采集系统记录“电阻值-读数值”（R-D）数据对。每种载荷作用时间均应达到稳定状态，以保证数据准确。
c.数据处理：在数据采集系统的支持下，绘制出R-D图像，根据拟合公式计算出电阻矫正系数和电阻灵敏度，并进行误差分析。
d.确定标定曲线：通过上述处理，可以得到标定曲线R=f(P)，并以此计算出所需的土压力。
四、结论
本文中提出了一种基于单膜电阻式微型土压力盒的室内砂土标定方法，并介绍了该设备的结构和工作原理。相对于传统的土压力计，单膜电阻式微型土压力盒在体积小、易于安装维护、带载能力强等方面具有优越性，在农业、矿业、市政工程等领域得到了广泛应用。