土體中浮力測試裝置改制

李華

摘 要：對“水在不同土體中浮力值的試驗研究”中所采用的浮力測試裝置進行介紹，內容包括測試裝置的組成、裝置的性能指標。改進后SF-400A電子稱，其測量范圍為0-6kg，靈敏度為0.22pa，漂移量為3g。能滿足該研究中浮力測量的需求。

關鍵詞：土體;浮力測試裝置;SF-400A電子稱

在試驗初期，設計測量土體中浮力的方法有應變片測量法，杠桿原理測試法和彈簧吊稱法等。但這幾種測量方法的弊端是：材料價格貴，容易損壞，實驗操作復雜，對試驗環境要求高。測量的精度低，靈敏度差，可操作性很差，裝置制作難度大，操作困難。本試驗測試裝置由SF-400A電子稱改裝而來，可以直接測量建筑物模型底部所受重力，并推算出模型所受浮力。為‘水在不同土體中浮力值的試驗研究提供了技術支撐。

一、浮力測試裝置的組成

經過實驗可行性，操作簡易規范性與經濟性等方面的篩選，最終選用測試裝置如下：

測試裝置組成：SF-400A型電子稱（出于測量和防水的需要，將原裝置秤盤尺寸縮小至適合試驗測量大小（5cm×5cm），并將顯示屏和操作鍵盤接線引出）、密封塑料膜;玻璃槽模型;透明膠帶、強力膠;大容量方形塑料透明容器，20cm刻度尺。

二、測試裝置的考評

（一）裝置靈敏度

先任意加載一個初始荷載M值，再分別加上為1g、2g、5 g 砝碼，測量其真實M值變化情，結果見表1。可知當加1g砝碼時數據無變化，當加2g砝碼時部分數據有變化，當加5g砝碼時全部數據都隨重量的改變而改變，所以該裝置的靈敏度不小于5g。以實驗儀器的尺寸計算5/1000/（0.15*0.15）=0.22pa，因此5克的誤差對實驗結果影響極小，可以忽略不計。

（二）裝置穩定性

在該裝置開機10s后，將一重物放置于測力傳感器上，得到M值隨時間變化的結果，見表2。可以看出，在1800s內M值隨時間變化幅度僅為3g。

用一組砝碼重復測量5次，測試裝置的穩定性，結果見表3。重復測量的差均不大于3g ，說明裝置具有很高的穩定性。

三、數據采集與處理

使用該裝置檢測體積為35cm×25cm×30cm的玻璃槽在不同水深下的浮力值，檢測結果表明該裝置可以反映試樣隨水位的升高，浮力逐漸增大，電子稱顯示器上數值越來越小。

四、結論

對裝置的靈敏性和穩定性進行了性能評定，結果如下：靈敏度達到了0.22pa，具有很高的穩定性。該裝置能長時間實時采集浮力信號，自動檢測某種地基下由水位變化而引起的浮力變化過程，因此能滿足對試驗研究測試的要求。

參考文獻：

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[2] 代雪梅，王保中，顧平等。浮力測試裝置的開發 [J] 紡織學報 第28卷 第5期 2007年5月