1.本发明涉及岩土工程检测领域，具体涉及一种土压力盒。

背景技术：

2.土压力盒作为一种测量土压力的传感器，主要有三大类：电阻应变式、振弦式、光纤光栅式。其中电阻应变式土压力盒具有高灵敏度、结构简单、体积小等优点，适合于小比例的模型试验或室内模型试验；振弦式土压力盒抗干扰能力强、稳定性好，适合于基坑、隧道及坝体等地下结构工程的测量；光纤光栅土压力盒具有较强的抗电磁干扰能力、精度较高，常应用于大型地质工程中。3.常规的电阻应变式土压力盒利用粘贴于土压力盒中的电阻应变片作为敏感元件，内部安装有受力膜，电阻应变片随受力膜产生变形，利用电阻应变组成的电桥输出电压，通过测量电压的变化由标定曲线确定受力膜所受所到的压力作用大小。中国专利cn106197780a新型电阻应变式土压力盒传感器，将所测位置的水土压力通过一块圆形橡胶块直接传递给土压力受力膜，使受力膜实现较小的半径局部区域内受力，使受力膜变形量加大，从而实现传感器的输出灵敏度提高的目的，该专利利用电桥原理，使敏感栅组成全桥电路，成倍提高电桥的输出电压，同时将土压力盒受力膜的全平面均布面荷载转换成局部面荷载，且作用于受力膜的中心区域内，可进一步提高受力膜的变形量，用以提高土压力传感器的输出量，但由于其局部面荷载的受力面积仍然相对较大，在测量灵敏度和测量精度上仍有不足。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种测量灵敏度更好的土压力盒和一种用于工程中测量土压力的方法。5.本发明采用的技术方案是，一种土压力盒，包括外壳，该外壳上端设置有可上下活动的活动部，所述活动部下端设置有位于外壳内腔中的连接杆，该连接杆上端与活动部位于外壳内腔的一侧连接，该连接杆下端连接有条形薄片；所述条形薄片横向布置，该条形薄片两端均通过设置的支座支撑于外壳内腔底部上；所述条形薄片上设置有应变片，该应变片用于获取所述条形薄片的应变信息，用于活动部受压时通过连接杆端头将压力传递给条形薄片使应变片获取应变信息。6.通过采用本土压力盒，将活动部所承受的压力通过连接杆传递至条形薄片上，使得活动部所受各类分布的水土压力转换为一集中力，使得条形薄片的受力形式更加清晰、简单，即通过活动部将分布荷载进行集中，转换为等价的受力方向相同的集中力，并通过上端条形的薄片与连接杆的配合使用，组建成近似的简支梁受集中力的受力模型，更大程度上放大受荷条形薄片变形，提高装置的灵敏度与准确度。7.这里采用了条形薄片，使装置对从连接杆传递的力的感知更为灵敏。条形薄片可以是厚度较薄的铜条。连接杆可以采用轻质的金属圆柱杆。8.进一步地是，所述连接杆竖向布置，该连接杆上端与活动部的下端中心连接，该连接杆的下端与条形薄片的上端中心连接。9.进一步地是，所述应变片设置于条形薄片中心位置，所述应变片与所述连接杆上下对应，以使应变片能更为灵敏的获取应变信息。即这样上下对应的方式，使活动部的应变感应较为灵敏的传递给连接杆，通过连接杆集中到条形薄片上。10.进一步地是，所述活动部下端中心位置设置有螺套，所述连接杆的上端与该螺套螺纹连接，所条形薄片上端中心位置设置有螺纹孔，该螺纹孔用于连接杆下端伸入并与该螺纹孔螺纹连接固定。11.上述采用螺套、螺纹进行连接，使活动部、连接杆和条形薄片三部分可较为容易的进行组装和更换。12.进一步地是，所述应变片包含上电阻和下电阻，所述上电阻设置于条形薄片上板面中部上，所述下电阻设置于条形薄片下板面中部上。13.进一步地是，所述上电阻包含第一电阻单元和第二电阻单元，所述下电阻包含第三电阻单元和第四电阻单元，所述第一电阻单元、第二电阻单元、第三电阻单元、第四电阻单元组成全桥电路。14.进一步地是，所述外壳的底部为可脱离的底座，所述底座上设置有位于外壳内腔中的温度传感器，所述温度传感器设置有贯穿底座的传感器管线。15.考虑到工程和实验复杂性，对土压力盒的测量精度与受压面积可能需要一定的更换与调整，常规土压力盒为满足装置防水与密封要求通常设计为不可拆卸，使得对于装置的维修以及装置内部组成构件的更换不可实现。16.设置与外壳可以相互分离的底座，这样可方便将外壳内的各部件安装在外壳内腔中，装配时，可以先将底座、条形薄片、应变片、连接杆均通过底座安装到位，然后将底座与外壳合拢，使底座、条形薄片、应变片、连接杆方便的置于外壳内腔中，使对局部的构件的更换更为便捷。将传感器管线设置在底座上拆装也更为方便。17.进一步地是，所述外壳、活动部和底座形成的箱型结构外包裹有防水保护膜。18.将外壳、活动部和底座及其底座上的部件装配完毕后，将该箱型结构通过防水保护膜包裹，不仅可以起到强化防水的功效，还可以进一步稳固外壳、活动部和底座相对位置关系，防止松动。19.进一步地是，所述活动部为一部分凸出在外壳上端以外的盖状金属片。将活动部的一部分凸出在外壳以外用于感应土压力，同时也使活动部具有一个较长的行程范围进行活动。20.进一步地是，所述条形薄片厚度为0.5‑2mm，宽度为5‑10mm。21.土压力盒的标定曲线对土压力测量起到关键的作用，通过砂中标定试验或者硬土中进行的标定方法重复性较差且标定过程复杂，需要有一种简便可靠的标定方法来确定标定曲线，本申请采用了一种用于工程中测量土压力的方法，采用本申请的土压力盒，所述用于工程中测量土压力的方法包含土压力盒的标定操作，该标定操作直接利用砝码作为荷载进行标定，并将最大荷载值分成若干级进行加载，根据应变仪的读数以及土压力盒所使用的条形薄片的尺寸，得到特定条形薄片尺寸下土压力盒的标定曲线。22.本测量土压力的方法简便可靠，操作简单，可较为便捷的完成标定工作。23.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显。或通过本发明的实践了解到。附图说明24.构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：25.图1为本发明高精度灵活组装式的土压力盒的主视剖面图。26.图2为图1沿a‑a’切线俯视图；27.图3为图1沿b‑b’切线俯视图；28.图4为图1沿c‑c’切线俯视图；29.图5为图1沿d‑d’切线俯视图；30.图6为图1沿e‑e’切线俯视图；31.图7为图1沿f‑f’切线俯视图；32.图8为图1沿g‑g’切线俯视图；33.图9为更换为中型尺寸金属片时土压力盒传感器的主视剖面图；34.图10为更换为大型尺寸金属片时土压力盒传感器的主视剖面图。35.图中标记：1‑金属片、2‑金属外壳、3‑轻质固定螺帽、4‑金属连接杆、5‑条形铜片、6‑左侧抗压支座、7‑右侧抗压支座、8‑应变片、9‑应变信号管线、10‑小型温度传感器、11‑金属底座、12‑金属底座内部管线、13‑密封条带、14‑防水保护膜。具体实施方式36.下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：37.本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。38.此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。39.关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。40.如图1‑图8，本实施方式中采用了一种土压力盒，包括：可更换圆盖型轻质的用于受压的金属片1、可更换的高强度不锈钢材质的金属外壳2、用于固定的轻质螺帽3、轻质高强度金属的连接杆4、条形铜片5、左侧抗压支座6、右侧抗压支座7、高灵敏应变片8、应变信号管线9、小型温度传感器10、金属底座11、金属底座内部管线12、密封条带13、防水保护膜14。其中金属片1连接金属连接杆4，并通过轻质固定螺帽3增强金属片1与金属连接杆4的连接强度，金属连接杆4底部通过螺纹连接条形铜片5，条形铜片5最左侧底部螺纹连接左侧抗压支座6，条形铜片5最右侧底部螺纹连接右侧抗压支座7，条形铜片5上部与下部各粘贴2个电阻，四个电阻组成高灵敏应变片8，高灵敏应变片8连接应变信号管线9，应变信号管线9通过金属底座内部管线12连接外部数据采集设备，金属底座11内部设有金属底座内部管线12，金属底座11上部最左侧焊接左侧抗压支座6，金属底座11上部最右侧焊接右侧抗压支座7，金属底座11上部几何中心螺纹连接小型温度传感器10，小型温度传感器10通过金属底座内部管线12连接外部数据采集设备，可更换金属外壳2与所采用的金属片1配套并与金属底座11密封螺纹连接，防水保护膜14与所采用的金属片1配套，通过密封条带13缠绕3至5圈实现密封，组成完整的土压力盒。41.所述高灵敏应变片8包括上部电阻r1、r2和下部电阻r3、r4，将上部电阻r1、r2布置于条形铜片5上部中心区域，将下部电阻r3、r4布置于条形铜片5下部中心区域。上部电阻r1、上部电阻r2、下部电阻r3和下部电阻r4组成全桥电路。42.本发明的金属片1，与金属外壳2与防水保护膜14为配套关系，可分为多种组合，按照测量要求选择不同受力面积大小的金属片与需要的可变更的条形铜片5外，按照所选择的金属片1选择配套的金属外壳2与防水保护膜14组装形成土压力盒外，是金属片所承受的压力通过轻质高强度金属连接杆传递至条形铜片5上，以此近似的将装置所受的水土压力转换为集中力，使得条形铜片5的受力形式更加清晰、简单，从而提高了装置的灵敏度与准确度。43.上述的土压力盒根据不同土体，检测环境的需要，设置的金属片1可以进行更换，例如采用图9和图10中，尺寸均不同的金属片1。44.通过采用本土压力盒，将活动部所承受的压力通过连接杆传递至条形薄片上，使得活动部所受各类分布的水土压力转换为一集中力，使得条形薄片的受力形式更加清晰、简单，即通过活动部将分布荷载进行集中，转换为等价的受力方向相同的集中力，并通过上端条形的薄片与连接杆的配合使用，组建成近似的简支梁受集中力的受力模型，更大程度上放大受荷条形薄片变形，提高装置的灵敏度与准确度。本发明的高精度灵活组装式土压力盒的实施方法如下：45.第一，选择合适的金属片1及其配套可更换金属外壳2与防水保护膜14，并选择条形铜片5。根据监测位置土体的类型和分层情况，并结合工程勘探资料或实验条件，选择不同尺寸的条形铜片，用于获得较好的灵敏度与仪器抗压性，同时选择选择合适的金属片1及其配套可更换金属外壳2与防水保护膜14。46.第二，组装或改装土压力盒。首先确认无需更换的一体化设备包括：如图1所示，金属底座11内部设有金属底座内部管线12，金属底座11的上部几何中心处焊接连接小型温度传感器10，连接小型温度传感器10将导线连接至金属底座内部管线12，金属底座11上部最左侧焊接有左侧抗压支座6，金属底座11上部最右侧焊接有右侧抗压支座7。然后将选择的条形铜片5通过4组可拆卸小螺丝钉临时固定于左侧抗压支座6与右侧抗压支座7上方，条形铜片5上部与下部各预先粘贴有2个电阻，四个电阻组成高灵敏应变片8，高灵敏应变片8将信号通过应变信号管线9可拆卸式连接金属底座内部管线12，将选择的金属片1通过轻质固定螺帽3固定于金属连接杆4顶部，金属连接杆4底部螺纹连接条形铜片5，随后安装与金属片1匹配的可更换金属外壳2，可更换金属外壳2底部与金属底座11通过12组可拆卸小螺丝固定，最后在整个土压力外部包裹与金属片1匹配的防水保护膜14，并通过密封条带13对整个装置作防水处理，形成高精度灵活组装式土压力盒。47.第三，土压力盒标定。此种土压力盒的标定可直接利用砝码作为荷载进行标定，根据所组装的土压力盒的大致量程换算为荷载值，并将最大荷载值分成若干级进行加载，记录压力值的大小q1、q2、……、qn，应变仪的读数ε1、ε2、…、εn以及所使用的可更换铜片的尺寸，得到某特定铜片尺寸下传感器的标定曲线(q‑ε曲线)。48.第四，定时监测。通过计算机软件对土压力盒监测频率进行设定，实现定时启动与实时传输数据，通过外部设备供电保障土压力盒的工作。49.本发明相对于传统土压力盒具有更高的精度、更灵活的组装搭配方式使得其量程与适用性更加丰富、可拆卸性使得其实现使用者维修方便。50.以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。