土體中浮力測(cè)試裝置改制

李華

摘 要：對(duì)“水在不同土體中浮力值的試驗(yàn)研究”中所采用的浮力測(cè)試裝置進(jìn)行介紹，內(nèi)容包括測(cè)試裝置的組成、裝置的性能指標(biāo)。改進(jìn)后SF-400A電子稱(chēng)，其測(cè)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(cè)量的需求。

關(guān)鍵詞：土體;浮力測(cè)試裝置;SF-400A電子稱(chēng)

在試驗(yàn)初期，設(shè)計(jì)測(cè)量土體中浮力的方法有應(yīng)變片測(cè)量法，杠桿原理測(cè)試法和彈簧吊稱(chēng)法等。但這幾種測(cè)量方法的弊端是：材料價(jià)格貴，容易損壞，實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜，對(duì)試驗(yàn)環(huán)境要求高。測(cè)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(yàn)測(cè)試裝置由SF-400A電子稱(chēng)改裝而來(lái)，可以直接測(cè)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(yàn)研究提供了技術(shù)支撐。

一、浮力測(cè)試裝置的組成

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)可行性，操作簡(jiǎn)易規(guī)范性與經(jīng)濟(jì)性等方面的篩選，最終選用測(cè)試裝置如下：

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

二、測(cè)試裝置的考評(píng)

（一）裝置靈敏度

先任意加載一個(gè)初始荷載M值，再分別加上為1g、2g、5 g 砝碼，測(cè)量其真實(shí)M值變化情，結(jié)果見(jiàn)表1。可知當(dāng)加1g砝碼時(shí)數(shù)據(jù)無(wú)變化，當(dāng)加2g砝碼時(shí)部分?jǐn)?shù)據(jù)有變化，當(dāng)加5g砝碼時(shí)全部數(shù)據(jù)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(shí)驗(yàn)儀器的尺寸計(jì)算5/1000/（0.15*0.15）=0.22pa，因此5克的誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響極小，可以忽略不計(jì)。

（二）裝置穩(wěn)定性

在該裝置開(kāi)機(jī)10s后，將一重物放置于測(cè)力傳感器上，得到M值隨時(shí)間變化的結(jié)果，見(jiàn)表2。可以看出，在1800s內(nèi)M值隨時(shí)間變化幅度僅為3g。

用一組砝碼重復(fù)測(cè)量5次，測(cè)試裝置的穩(wěn)定性，結(jié)果見(jiàn)表3。重復(fù)測(cè)量的差均不大于3g ，說(shuō)明裝置具有很高的穩(wěn)定性。

三、數(shù)據(jù)采集與處理

使用該裝置檢測(cè)體積為35cm×25cm×30cm的玻璃槽在不同水深下的浮力值，檢測(cè)結(jié)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(chēng)顯示器上數(shù)值越來(lái)越小。

四、結(jié)論

對(duì)裝置的靈敏性和穩(wěn)定性進(jìn)行了性能評(píng)定，結(jié)果如下：靈敏度達(dá)到了0.22pa，具有很高的穩(wěn)定性。該裝置能長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)采集浮力信號(hào)，自動(dòng)檢測(cè)某種地基下由水位變化而引起的浮力變化過(guò)程，因此能滿足對(duì)試驗(yàn)研究測(cè)試的要求。

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