離心模型試驗中界面土壓力盒標定方法研究

蔡正銀，代志宇，徐光明，任國鋒

（南京水利科學研究院 巖土工程研究所，江蘇 南京 210024）

1 研究背景

在巖土工程領域，離心模型試驗產生的超重力場可以真實有效地還原結構和砂土的受力狀態，同時，使用微型界面土壓力盒可以量測土與結構接觸面處土壓力的變化情況。但試驗過程中砂土的受力變形特性往往比較復雜，若要準確量測土壓力，首要前提就是采取合理的方法得到土壓力盒的標定系數。由于傳感器本身是由眾多微小的電子元件組成，工作狀態必然受傳感器尺寸、寬厚比、材料剛度、環境因素等的影響，對此國內外學者進行了廣泛而深入的研究。

Dave 等［1］通過單向加壓的方法，研究了不同厚度砂土中土壓力盒的響應問題，并將試驗結果與水標試驗結果作了對比。Wachman 等［2］也是通過單向加壓的方式，研究了非均勻荷載下土壓力盒的非線性響應問題。Madabhushi 等［3］通過氣囊加壓的方式研究砂土介質中土壓力盒的標定方法，結果發現，當土顆粒粒徑增加時，土壓力盒輸出數據與加壓水平曲線偏離零點的范圍也會加劇，這說明不同的顆粒材料組成會影響土壓力盒的測量結果。Weiler 等［4］對土壓力盒寬厚比展開研究，結果發現土壓力盒厚徑比越小，土壓力測量越準確。Daigle 等［5］提出在土壓力測量中，當土壓力盒的量程選擇不當時，溫度對土壓力盒的測量精度影響較大。徐光明等［6］通過總結前人經驗開發出一種適用于超重力場中土壓力測量的傳感器，并使用離心模型試驗驗證了該傳感器測量的可行性。……