本發(fā)明涉及一種原位土壓力測(cè)試裝置及方法，尤其適用于地下基坑工程中支護(hù)結(jié)構(gòu)-土接觸面土壓力的測(cè)試。

背景技術(shù)：

掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)-土接觸面荷載信息(土壓力沿支護(hù)結(jié)構(gòu)分布模式及隨時(shí)間演化規(guī)律)是正確進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和前提?，F(xiàn)有基坑原位土壓力測(cè)試方法有氣動(dòng)控制法、掛布法以及鉆孔埋設(shè)法等，測(cè)量元件主要有剛弦式、差動(dòng)電阻式、電阻應(yīng)變式等結(jié)構(gòu)形式。原位土壓力實(shí)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性受元件測(cè)量原理、施工干擾以及環(huán)境因素等綜合控制。以振弦式土壓力盒為例，其基本測(cè)量元件由彈性膜、鋼弦和線圈組成，如果被測(cè)介質(zhì)非常松散，如松砂、軟土等，土壓力測(cè)值基本接近實(shí)際值，但是伴隨被測(cè)介質(zhì)剛度增大，采用液壓或氣壓標(biāo)定所得參數(shù)進(jìn)行土壓力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算所得結(jié)果精度和可信靠度將急劇降低。

采用氣動(dòng)控制頂入法或掛布法埋設(shè)土壓力盒過程中，鋼筋連桿籠與鉆孔壁的摩擦碰撞會(huì)造成土壓力盒彈性膜片過載而產(chǎn)生永久變形，加之實(shí)際鉆孔傾斜和鉆孔表面粗糙不平，土壓力盒與鉆孔壁面接觸緊密程度難以得到合理有效控制。雖然鉆孔灌注樁成樁后進(jìn)行樁-土接觸面后鉆孔方法一定程度上避免了施工過程和施工過程中不確定性因素的干擾，但仍然無法克服測(cè)量元件自身造成的剛度不匹配問題，造成原位土壓力實(shí)測(cè)結(jié)果的離散，從而阻礙了對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載理論進(jìn)行驗(yàn)證和進(jìn)一步修正完善。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種制作簡(jiǎn)單，安裝方便，成本低廉，能同時(shí)克服剛度不匹配和施工擾動(dòng)影響的原位土壓力測(cè)試裝置及方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的原位土壓力測(cè)試裝置，包括鋼環(huán)、設(shè)在鋼環(huán)上的導(dǎo)管孔、定位孔和螺紋連接孔,所述鋼環(huán)的中部設(shè)有充滿帶顏色液體的微型橡膠囊，微型橡膠囊經(jīng)支腳位于定位孔內(nèi)的支撐架固定，所述微型橡膠囊內(nèi)設(shè)有從導(dǎo)管孔伸入的透明柔性導(dǎo)管。

本發(fā)明的土壓力測(cè)試方法是：

a.根據(jù)需要測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)將多個(gè)固定有微型橡膠囊和透明柔性導(dǎo)管的鋼環(huán)用鋼筋連桿串聯(lián)構(gòu)成剛環(huán)串，鋼筋連桿的兩端與鋼環(huán)上的螺紋連接孔絲扣相連；

b.將固定好的剛環(huán)串放入測(cè)試鉆孔內(nèi)，鋼環(huán)串的長(zhǎng)度與測(cè)試鉆孔深度相同；

c.將剛環(huán)串上多個(gè)測(cè)點(diǎn)的透明柔性導(dǎo)管從測(cè)試鉆孔內(nèi)引出地面，并固定在導(dǎo)管固定架上，然后用細(xì)砂充填測(cè)試鉆孔；

d.通過觀測(cè)透明柔性導(dǎo)管內(nèi)帶顏色液體高度按p＝ρgh計(jì)算測(cè)點(diǎn)位置土壓力；式中：p代表土壓力，kPa；ρ為液體密度；g為重力加速度，9.8N/kg；h為帶顏色液體高度位置，m。

所述鋼環(huán)的中心間距與設(shè)計(jì)土壓力測(cè)點(diǎn)間距相同。

有益效果，由于采用了上述方案，本發(fā)明基于液壓傳遞原理，將充滿帶顏色液體的微型橡膠囊和透明柔性導(dǎo)管連接，并將其固定在設(shè)有導(dǎo)管孔、定位孔和連接孔的鋼環(huán)內(nèi)，通過導(dǎo)管中液面高度間接獲取測(cè)點(diǎn)土壓力，使得土壓力原位實(shí)測(cè)成本有效降低，避免了土壓力盒-周圍介質(zhì)剛度不匹配帶來的測(cè)量誤差，提高了傳感器埋設(shè)成活率，適合各種地質(zhì)條件深基坑中支護(hù)結(jié)構(gòu)-土接觸面的土壓力實(shí)測(cè)。特別適合于基坑工程中支護(hù)結(jié)構(gòu)-土界面土壓力的準(zhǔn)確快速測(cè)定。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低廉，測(cè)試效果好，在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的實(shí)用性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的原位土壓力測(cè)試裝置總體結(jié)構(gòu)剖面圖。

圖2為本發(fā)面的原位土壓力測(cè)試實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1－鋼環(huán)；2－柔性透明導(dǎo)管；3－定位孔；4－連接孔；5－導(dǎo)管孔；6－微型膠囊；7―鋼筋連桿；8－鉆孔；9－地面；10－導(dǎo)管固定架；11－鋼環(huán)串。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖中的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述：

如圖1所示，原位土壓力測(cè)試裝置主要由鋼環(huán)1、設(shè)在鋼環(huán)1上的導(dǎo)管孔5、定位孔3和螺紋連接孔4,所述鋼環(huán)1的中部設(shè)有充滿帶顏色液體的微型橡膠囊6，微型橡膠囊6經(jīng)支腳位于定位孔3內(nèi)的支撐架固定，所述微型橡膠囊6內(nèi)設(shè)有從導(dǎo)管孔5伸入的透明柔性導(dǎo)管2,透明柔性導(dǎo)管2中充滿與微型橡膠囊6中相同的帶顏色液體。微型橡膠囊6中充滿帶顏色液體并與透明柔性導(dǎo)管2相連,透明柔性導(dǎo)管2中充滿與微型橡膠囊6中相同的帶顏色液體。

原位土壓力測(cè)試方法如下：

a.將設(shè)有微型橡膠囊6和透明柔性導(dǎo)管2的鋼環(huán)1與兩端帶有絲扣的鋼筋連桿7串聯(lián)，鋼環(huán)1中心間距與設(shè)計(jì)土壓力測(cè)點(diǎn)間距相同；

b.將固定微型橡膠囊6的鋼環(huán)串11放入指定鉆孔8內(nèi)，鋼環(huán)串11長(zhǎng)度與鉆孔8深度相同；

c.將剛環(huán)串11上多個(gè)測(cè)點(diǎn)的透明柔性導(dǎo)管2從測(cè)試鉆孔8內(nèi)引出地面9，并固定在導(dǎo)管固定架10上，然后用細(xì)砂充填測(cè)試鉆孔8；

d.土體變形壓力通過鉆孔8中細(xì)砂傳遞給微型橡膠囊6，微型橡膠囊6受到擠壓后，微型橡膠囊6中帶顏色的液體被擠壓進(jìn)入透明柔性導(dǎo)管2內(nèi)，透明柔性導(dǎo)管2內(nèi)帶顏色液體高度將發(fā)生變化，通過觀測(cè)透明柔性導(dǎo)管2內(nèi)帶顏色液體高度，按公式p＝ρgh計(jì)算獲得測(cè)點(diǎn)位置土壓力；式中：p代表土壓力，kPa；ρ為液體密度；g為重力加速度，9.8N/kg；h為帶顏色液體高度位置，m。