針對當前缺乏低強度、高含水率的海底泥流強度的有效測試技術(shù)這一現(xiàn)狀,基于全流動的測量機制,開發(fā)了一種新型全流動貫入儀;通過對儀器構(gòu)造和測力元件的全面改進,實現(xiàn)不排水剪切強度、不同擾動程度下殘余強度等參數(shù)的有效測量.通過在100g離心模型實驗和1g常規(guī)重力實驗條件下的不排水剪切強度測試,驗證了新型全流動貫入儀的可靠性和穩(wěn)定性;將開發(fā)的新型全流動貫入儀應用于模擬細粒土海底滑坡形成的海底泥流的循環(huán)強度測試中,取得了較好的效果. 

【文章來源】：上海交通大學學報. 2017,51(04)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

圖１Ｔ形全流動貫入儀Ｆｉｇ．１Ｔ－ｂａｒｆｕｌｌ－ｆｌｏｗｐｅｎｅｔｒｏｍｅｔｅｒ

４５８上海交通大學學報第５１卷圖２新型全流動貫入儀Ｆｉｇ．２Ｎｅｗｆｕｌｌ－ｆｌｏｗｐｅｎｅｔｒｏｍｅｔｅｒ高測試精度，特別是選擇小量程的傳感器適用于強度極低的海底泥流測試；③圓柱形金屬外殼與底座固定連接，可以有效抵消儀器測試過程中軸桿的側(cè)摩阻力；④無需復雜的貼片技術(shù)，簡單加工即可實現(xiàn)儀器的制作，便于應用和推廣．１．２測試原理新型全流動貫入儀進行強度測試時，首先將儀器固定在傳動裝置上，然后通過伺服電動機控制其上下運動，以實現(xiàn)儀器在土體中的貫入與拔出過程；儀器內(nèi)置高精度Ｓ形壓力傳感器可以獲取貫入或拔出的阻力；最后，經(jīng)采集系統(tǒng)傳輸，實時反饋并記錄數(shù)據(jù)．新型貫入儀采用全流動破壞機制，假定探頭貫入過程中，土體完全緊密地從探頭表面流過．分析結(jié)果時，土體不排水剪切強度與貫入阻力存在相關(guān)聯(lián)的塑性理論解［９－１０］，其表達式如下：Ｓｕ＝Ｑ／ＡＮ（１）式中：Ｓｕ為土體的不排水剪切強度；Ｑ為探頭的貫入阻力；Ａ為探頭的投影面積；Ｎ為阻力系數(shù)，取決于探頭表面的粗糙程度．Ｒａｎｄｏｌｐｈ等［１０］通過上限極限分析法給出了阻力系數(shù)Ｎ的解析解，結(jié)合Ｓｔｅｗａｒｔ等［７］的實驗驗證，推薦Ｎ取平均值１０．５．２新型貫入儀驗證２．１儀器組裝誤差影響及修正新型全流動貫入儀根據(jù)預估被測土樣的強度范圍，可更換不同量程的壓力傳感器，提高測試精度，故儀器內(nèi)各部件可拆裝．每次組裝后各部件連接的松緊程度不同，儀器會反映出不同的初始電壓值和標定系數(shù)（此處標定系數(shù)為儀器所受荷載和電壓間的標定關(guān)系，用以轉(zhuǎn)換實時的

ｅｗａｒｔ等［７］的實驗驗證，推薦Ｎ取平均值１０．５．２新型貫入儀驗證２．１儀器組裝誤差影響及修正新型全流動貫入儀根據(jù)預估被測土樣的強度范圍，可更換不同量程的壓力傳感器，提高測試精度，故儀器內(nèi)各部件可拆裝．每次組裝后各部件連接的松緊程度不同，儀器會反映出不同的初始電壓值和標定系數(shù)（此處標定系數(shù)為儀器所受荷載和電壓間的標定關(guān)系，用以轉(zhuǎn)換實時的貫入阻力），影響測試結(jié)果的準確性．本文通過２４組標定試驗，分析儀器組裝誤差對標定系數(shù)的影響，并進行修正．圖３所示為標定試驗的結(jié)果及擬合曲線．可見：（１）當初始電壓為負值時，標定結(jié)果離散性較大，這是由于新型全流動貫入儀內(nèi)置傳感器采用Ｓ形壓力傳感器，組裝后壓力傳感器兩端螺紋連接過緊，使傳感器輕微受拉，測量過程中受初始拉應力的影響導致結(jié)果離散．（２）當初始電壓為正值時，初始電壓值與標定系數(shù)間呈近似線性關(guān)系，其擬合關(guān)系為Ｄｅ＝１４．７４＋１９．３６Ｕ０，Ｒ２＝０．９５８（２）式中：Ｄｅ為標定系數(shù)；Ｕ０為初始電壓值；Ｒ２為方程的確定性系數(shù)，為０～１的值，越接近１，表明回歸方程的擬合度越高．（３）總體上，標定系數(shù)在１４～２０內(nèi)變化，故組裝誤差會影響測試結(jié)果的準確性，需要進行修正．圖３試驗結(jié)果標定Ｆｉｇ．３Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ在使用新型全流動貫入儀進行強度測試時，應先檢查儀器組裝后的初始電壓值，若為負值，需重新組裝，并注意連接的松緊程度；若為正值，可根據(jù)式（２）得到標定系數(shù)，再由標定系數(shù)轉(zhuǎn)換成電壓與荷載間的關(guān)系，得到新型全

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3300992