土压力计是测量土体内部应力或结构与土体接触压力的专用传感器,广泛应用于水利工程、土木建筑、交通隧道等领域。了解其类型划分和工作原理,对正确选择和使用仪器至关重要。
一、仪器类型与适用场景
根据测量对象和安装方式的不同,土压力计主要分为两大类:
埋入式土压力计:直接安装于土体中,测量土体内部的应力状态;
接触式土压力计:布置于结构与土体的接触面,监测接触压力变化。
按具体安装位置和功能需求,可进一步细分为:
基础反力计:安装在基础底部,监测地基反力分布;
侧向土压力计:布置于结构侧面,测量土体侧向压力;
垂直土压力计:设置在结构顶部,监测上覆土体的垂直压力。
二、工作原理与技术特点
现代土压力计多采用振弦式测量原理,其核心组件包括感应板、压力传导系统和信号转换单元。当外部压力作用于感应板时,通过内部液体介质将压力传递至传感器膜片,引起钢弦振动频率变化,进而转换为电信号输出。
这种测量方式具有分辨率高、长期稳定性好等优点,但也存在一些固有特性:
测量结果为总应力值,包含土颗粒应力、孔隙水压力和气压的综合作用;
仪器刚度与周围土体的刚度差异会影响应力场分布,可能引起测量偏差;
对安装质量要求较高,需要确保感应面与土体充分接触。
由于土压力计测量的是总应力,为获得土体有效应力,通常需要在附近配套布设渗压计,用于测量孔隙水压力。通过将总应力减去孔隙水压力,可得到土颗粒承担的有效应力,这对正确评价土体力学行为具有重要意义。
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