一种可监测分层沉降的试验仪器

1.本发明涉及土体监测技术领域，具体涉及一种可监测分层沉降的试验仪器。


背景技术：

2.土体沉降是指地基在荷载作用下被压密而导致地面下沉，因此，土体分层沉降测量是建筑施工中极为重要的的测量项目，能够充分了解土体的沉降状况。
3.由于竖向荷载作用下土体各部位、各深度发生沉降大小并不均与，而准确测试不同深度的土体沉降对于科学研究十分重要，分层沉降仪已经广泛应用于科研项目中。
4.目前分层沉降仪在试验之前要确定量程和层数，应用于现场测试和工程领域较多，科研试验在探索过程中沉降值难以预估并会发生多种变化，分层沉降仪在科研实验中并不方便。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种可监测分层沉降的试验仪器，以解决分层沉降仪在科研试验中的不适用性、不普遍性、量程变化较难等问题。
6.为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
7.提供一种可监测分层沉降的试验仪器，包括至少两个检测机构，在竖直方向上依次可拆卸连接，每个上述检测机构均包括：
8.弹性件；
9.重力传感器，其与上述弹性件的一端连接；
10.分层板，其一侧与上述重力传感器的另一端可拆卸连接，上述分层板的另一侧与相邻检测机构的弹性件可拆卸连接，且上述分层板与上述弹性件的伸长方向垂直。
11.在一些可选的方案中，上述重力传感器与上述分层板通过第一连接杆连接，且上述第一连接杆穿过上述分层板与相邻检测机构的弹性件可拆卸连接。
12.在一些可选的方案中，上述第一连接杆与上述弹性件连接的一端设有第一挂环，上述弹性件的相应端部设有第一挂钩，上述弹性件通过上述第一挂钩与上述第一挂环连接。
13.在一些可选的方案中，上述第一连接杆与上述第一挂环螺纹连接。
14.在一些可选的方案中，上述第一连接杆与上述分层板的中心连接。
15.在一些可选的方案中，上述分层板上开设有通孔，上述通孔的内壁设有内螺纹，上述第一连接杆穿过上述通孔与上述分层板螺纹连接。
16.在一些可选的方案中，每个检测机构中的上述重力传感器和上述弹性件均通过第二连接杆连接。
17.在一些可选的方案中，上述第二连接杆与上述弹性件连接的一端设有第二挂环，上述弹性件相应的端部设有第二挂钩，上述弹性件通过上述第二挂钩与上述第二挂环连接。
18.在一些可选的方案中，上述弹性件为弹簧。
19.在一些可选的方案中，上述检测机构还包括套管，其套设在上述弹性件和上述重力传感器外。
20.与现有技术相比，本发明的优点在于：
21.通过将至少两个检测机构在竖直方向上依次可拆卸连接，从而可以灵活的根据实验要求串联不同数量的检测机构，达到测试需求；通过将需要数量的检测机构埋设在土体内，并使分层板位于相邻两个土层交界处，当检测机构对应的土层发生沉降时，分层板随土体下沉，此时弹性件在分层板的拉动下伸长，由于弹性件的弹力系数已知，因此可以通过每个检测机构上的重力传感器的读数并运用胡克定律计算得出每个弹性件的拉伸长度，从而可以得出不同土层的沉降值，相比于传统的沉降监测机构，不仅仪器制作简单且检测更方便快捷，且可以满足不同厚度、深度和层数的土体沉降值的测试需求。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明一种可监测分层沉降的实验仪器的结构示意图；
24.图2为图1中第一连接杆和第二连接杆与重力感应器的配合示意图；
25.图3为图1中铁片的结构示意图；
26.图4为图1中第一连接杆与第一吊环的配合示意图。
27.图中：1、检测机构；11、弹性件；12、重力传感器；121、导线；13、分层板；131、通孔；14、第二连接杆；141、第二挂环；15、套管；2、第一连接杆；21、第一挂环。
具体实施方式
28.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
30.如图1所示，本发明提供一种可监测分层沉降的试验仪器，包括至少两个检测机构1，且至少两个上述检测机构1在竖直方向上依次可拆卸连接，每个上述检测机构1均包括弹性件11、重力传感器12和分层板13，上述重力传感器12与上述弹性件11的一端连接；上述分层板13的一侧与上述重力传感器12的另一端可拆卸连接，上述分层板13的另一侧与相邻检测机构1的弹性件11可拆卸连接，且上述分层板13与上述弹性件11的伸长方向垂直。
31.根据需要测试的不同深度、厚度和层数的土体，确定检测机构1的数量，然后将它们依次串联在一起，并埋设在土体内，此时不同检测机构1的分层板13位于不同深度和层数的土层，最优选的为，分层板13位于相邻两个土层的分界处，以更好地检测不同土层的沉降值。
32.可以理解，在测试时，土体沉降带动对应的分层板13向下移动，并拉动弹性件11伸长，此时可以根据每个检测机构1上重力传感器12的测量数据与对应的弹性件11的弹性系数，通过胡克定律
△
f＝-k
·
δx计算得出该弹性件11的伸长量，即可得到该土层的沉降值。
33.需要说明的是，不同土层发生沉降的程度不同，随着深度的增加，土体的沉降程度越小，且由于相邻土体之间的相互影响，测量得出的不同土层的沉降值为一个相对值。
34.在本例中，每个检测机构1上的重力传感器12均通过导线121与外部的测量设备和电脑连接，从而可以实时传输数据，便于监测。
35.在一些可选的实施例中，与上述重力传感器12与上述分层板13通过第一连接杆2连接，且上述第一连接杆2穿过上述分层板13与相邻检测机构1的弹性件11可拆卸连接。
36.可以理解，每个检测机构1中的分层板13需与对应的重力传感器12保持相对位置的固定，因此第一连接杆2将分层板13和重力传感器12连接在一起，并穿过分层板13与相邻检测机构1的弹性件11可拆卸连接，从而可以根据实验要求加装或拆卸检测机构1。
37.在一些可选的实施例中，如图2所示，上述第一连接杆2与上述弹性件11连接的一端设有第一挂环21，上述弹性件11相应的端部设有第一挂钩，上述弹性件11通过上述第一挂钩与上述第一挂环21连接。
38.可以理解，设置第一挂环21和第一挂勾可便于两个检测机构1的安装和拆卸。
39.进一步地，上述第一连接杆2与上述第一挂环21螺纹连接。
40.在本例中，连接两个检测机构1时，将第一连接杆2穿过分层板13并使分层板13与第一连接杆2连接，并将第一连接杆2穿出分层板13的一端与第一挂环21螺纹连接，必要时，可以旋紧第一挂环21直至分层板13被稳定夹持在重力传感器12和第一挂环21之间。
41.需要说明的是，第一连接杆2穿出分层板13与第一挂环21连接的一端较短，从而避免当第一连接杆2不与第一挂环21连接时，第一连接杆2穿出分层板13的端部对检测造成影响。
42.优选的，上述第一连接杆2与上述分层板13的中心连接。
43.可以理解，将第一连接杆2连接在分层板13的中心处，可以使得重力传感器12对分层板13的受力更均匀。在本例中，分层板13采用铁片制件，大约为面积10cm2的正方形铁片，在其他实施例中，可以根据不同的检测需要设置分层板13的大小和形状。
44.在一些可选的实施例中，如图4所示在上述铁片分层板13上开设通孔131，上述通孔131的内壁设有内螺纹，上述第一连接杆2穿过上述通孔131与上述分层板13螺纹连接。
45.可以理解，通过在上述分层板13上开设具有内螺纹的通孔131，使分层板13与第一连接杆2螺纹连接，不仅可以使分层板13与第一连接杆2在竖直方向上保持相对位置的稳定，同时也便于分层板13的安装和拆卸。
46.在一些可选的实施例中，每个检测机构1中的上述重力传感器12和上述弹性件11均通过第二连接杆14连接。
47.进一步地，如图3所示，上述第二连接杆14与上述弹性件11连接的一端设有第二挂环141，上述弹性件11相应的端部设有第二挂钩，上述弹性件11通过上述第二挂钩与上述第二挂环141连接。
48.在本例中，弹性件11的两端分别设有第一挂钩和第二挂钩，分别用于与第一挂环21和第二挂环141连接，这样设置的目的是便于根据检测的需要更换不同弹性系数的弹性
件。
49.优选的，上述弹性件11为弹簧。
50.在一些可选的实施例中，上述检测机构1还包括套管15，其套设在上述弹性件11和上述重力传感器12外，位于相邻两个分层板13之间。
51.可以理解，设置套管15的作用为，检测机构1埋设在土体内时，避免土体对弹性件11的干扰，尤其当弹性件11为弹簧时，土体容易卡设在弹簧内而影响弹簧的伸缩，从而造成监测数据不准确。
52.在本例中，套管15为柔性材料制件，且套管15将弹性件11、重力传感器12、第一连接杆2、第二连接杆14、第一挂钩、第二挂钩、第一挂环21、第二挂环141均套设其中。
53.本技术实施例的工作原理为：根据需要测试的土体厚度、深度和层数确定需要的检测机构1的数量和适配弹性系数的弹性件11，将上述检测机构1通过第一连接杆2依次串联在一起，并沿长度方向埋设在需要检测的土体内，使不同的检测机构1的分层板13位于需要测量的不同土层内，当土体发生沉降时，分层板13随土体下沉并拉动弹性件11拉伸，此时通过读取每个检测机构1上重力传感器12的读数，并根据对应的弹性件11的弹性系数，计算得出该检测机构1所对应的土层沉降值。
54.本技术的一种可监测分层沉降的实验仪器，通过将至少两个检测机构在竖直方向上依次可拆卸地连接，从而可以根据不同深度、厚度和层数的土体，来调整检测机构的数量，便于在实验中随时调整；将分层板通过弹性件与重力传感器连接，从而可以根据重力传感器的读数和弹性件的弹力系数，计算得到由于随土体下沉而一起移动的分层板所拉的动弹性件的伸长量，检测过程方便快捷；通过将弹性件可拆卸地连接在重力传感器上，从而可以根据实验需要更换不同弹性系数的弹性件；通过在弹性件和重力传感器外套设套管，避免检测时土体对弹性件的干扰。上述可监测分层沉降的实验仪器，结构简单可靠，且易于加工和装配，成本低，适用场景范围广。
55.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
56.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
57.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的
一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。