本發(fā)明屬于巖土工程領(lǐng)域，尤其是涉及一種測試孔隙水壓力的裝置。

背景技術(shù)：

孔隙水壓力是巖土工程領(lǐng)域非常重要的研究內(nèi)容，孔隙水壓力的數(shù)值大小和變化情況往往會對工程產(chǎn)生很大的影響，所以施工中有必要對孔隙水壓力進(jìn)行監(jiān)控量測。比如，在加載預(yù)壓地基中，需要控制加載速率和固結(jié)度時；在樁基工程中，需要控制沉樁速率時；在工程降水中，需要控制地面沉降時，都應(yīng)該布置原位孔隙水壓力測試工作。

測試孔隙水壓力的儀器稱為孔隙水壓力計。按照測試原理，孔隙水壓力計可以分為封閉式(包括電測式和流體壓力式)和開口式?？紫端畨毫ψ兓瘯r測頭產(chǎn)生的機(jī)械變化轉(zhuǎn)換成電量變化信號量測的稱為電測式，孔隙水壓力計直接以液體或氣體介質(zhì)傳遞孔隙水壓力進(jìn)行量測的稱為流體壓力式，而開口式一般使用金屬或塑料的量測管，用水位計量測。其中電測式孔隙水壓力計是利用金屬應(yīng)變片隨受荷元件變形而變形，進(jìn)而導(dǎo)致應(yīng)變片電阻發(fā)生改變的原理進(jìn)行工作，具有結(jié)構(gòu)簡單、時滯較小、反應(yīng)靈敏、性能可靠且操作方便的優(yōu)點，是運用最廣泛的測壓計。

布置孔隙水壓力計時需要依據(jù)測試對象、施工因素、地質(zhì)條件及周圍環(huán)境等綜合考慮確定，測點確定后埋設(shè)孔隙水壓力計。但有時由于場地限制等原因難以埋設(shè)孔隙水壓力計。比如盾構(gòu)掘進(jìn)時，在掌子面埋設(shè)普通的測壓計來測定孔隙水壓力顯然是無法實現(xiàn)的。而且埋設(shè)式孔隙水壓力計的使用壽命受環(huán)境影響較大。

因而，客觀上有必要研發(fā)新型的孔隙水壓力測試裝置和測試方法，以適應(yīng)更多、更復(fù)雜的場合下的孔隙水壓力的測試。

中國專利cn105200971b公開了一種樁土界面土和孔隙水壓力測試裝置及方法，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁外側(cè)壁上不同截面和樁端處分別嵌入式對稱安裝有硅壓阻式土壓力計和硅壓阻式孔隙水壓力計，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的頂部內(nèi)側(cè)開有樁身鉆孔，鎧裝光纜通過樁身鉆孔與ye2539高速靜態(tài)應(yīng)變儀連通；高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的樁端采用鋼板封底，最底端的硅壓阻式土壓力計和硅壓阻式孔隙水壓力計安裝在鋼板的底部，且測頭朝下，鋼板上開有與鎧裝光纜配合的孔槽。該專利介紹的僅僅是針對樁土界面孔隙水壓力的測量方法，而且是比較宏觀的介紹，對測試儀器的具體布置方法并未做介紹；本專利的重點是將孔隙水壓力計改進(jìn)為一個自成系統(tǒng)的裝置，可應(yīng)用到許多工程中。適用范圍更廣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種測試孔隙水壓力的裝置，使得一些特定情況下的孔隙水壓力測試成為可能。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種測試孔隙水壓力的裝置，主要由儲水容器、定位鋼板、透水石和孔隙水壓力計組成，

所述的定位鋼板的中部設(shè)有開孔，

所述的儲水容器與定位鋼板連接，為空心結(jié)構(gòu)，內(nèi)部中心開孔，

所述的孔隙水壓力計設(shè)置在儲水容器內(nèi)，

所述的透水石設(shè)置在定位鋼板的的開孔內(nèi)，上表面與儲水容器的下表面抵接。

所述的儲水容器下段的外表面設(shè)有螺紋，與定位鋼板中部開孔的內(nèi)螺紋匹配連接。

所述的定位鋼板的中部開孔的孔徑分為兩級，與儲水容器連接的上段孔徑小于下段的孔徑。

下段的孔徑內(nèi)壁光滑，所述的透水石填充在該段孔內(nèi)。

所述的透水石為扁圓柱體結(jié)構(gòu)，與定位鋼板下孔尺寸相當(dāng)；透水石可以使測試界面內(nèi)部的孔隙水進(jìn)入儲水容器。

所述的孔隙水壓力計經(jīng)膠水固定在儲水容器的開孔內(nèi)。孔隙水壓力計為電測式，專門定制，尺寸略小于儲水容器上半部分內(nèi)徑，使用膠水固定其中；孔隙水壓力計的導(dǎo)線從儲水容器頂面的開孔引出，開孔間隙用膠水封堵。

所述的定位鋼板的四角設(shè)置有螺栓孔，可利用螺栓將該裝置固定在測試界面上。

所述的定位鋼板的下表面還設(shè)有一層膠墊，保證裝置的密封性能，膠墊尺寸與定位鋼板一致，中心與四角開孔，孔徑和位置與鋼板一一對應(yīng)。

整套裝置的尺寸和其他細(xì)節(jié)應(yīng)該根據(jù)測試對象進(jìn)行設(shè)計并靈活調(diào)整，保證各部件之間匹配得當(dāng)即可。一般需要與測試對象一起預(yù)制，保證定位鋼板有可以固定的界面。

使用時，需要組裝測試裝置的各部分，使用膠水和螺栓實現(xiàn)；再將其安置到測試界面上，把孔隙水壓力計的導(dǎo)線連接到應(yīng)變儀上。當(dāng)孔隙水通過測試界面進(jìn)入儲水容器，便會對孔隙水壓力計產(chǎn)生壓力，壓力計將壓力數(shù)據(jù)傳出，實現(xiàn)孔隙水壓力的測試。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、擴(kuò)展了工程上孔隙水壓力的測試范圍，增強(qiáng)了工程施工的可監(jiān)控性，間接地降低工程風(fēng)險，提高了安全保障。

2、本發(fā)明可以根據(jù)定位鋼板的尺寸、螺栓位置等在測試界面上制作或預(yù)留安裝條件，從而方便得在各測試面進(jìn)行安裝并實現(xiàn)測試。

3、測試裝置與測試界面配套制作，施工時可以連續(xù)測試，方便快捷，還可重復(fù)使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實施例2中應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行測試的示意圖；

圖3為實施例3中應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行測試的示意圖。

圖中，1-儲水容器，2-定位鋼板，3-透水石，4-孔隙水壓力計，5-膠水，6-螺栓，7-儲水空間，8-螺旋輸送機(jī)，9-測點，10-盾構(gòu)機(jī)，11-土艙，12-土層。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實施例1

一種測試孔隙水壓力的裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由儲水容器1、定位鋼板2、透水石3和孔隙水壓力計4組成。定位鋼板2的中部設(shè)有開孔，孔徑分為兩級。儲水容器1與定位鋼板2連接，為空心結(jié)構(gòu)，內(nèi)部中心開孔，孔隙水壓力計4設(shè)置在儲水容器1內(nèi)，透水石3設(shè)置在定位鋼板2的開孔內(nèi)，上表面與儲水容器的下表面抵接，透水石3與孔隙水壓力計4之間形成了儲水空間7。

儲水容器1下段的外表面設(shè)有螺紋，與定位鋼板2中部開孔的內(nèi)螺紋匹配連接。定位鋼板2的中部開孔的孔徑分為兩級，與儲水容器1連接的上段孔徑小于下段的孔徑。下段的孔徑內(nèi)壁光滑，透水石3填充在該段孔內(nèi)。本實施例中使用的透水石3為扁圓柱體結(jié)構(gòu)，與定位鋼板2的下孔尺寸相當(dāng)；透水石3可以使測試界面內(nèi)部的孔隙水進(jìn)入儲水容器。

孔隙水壓力計4經(jīng)膠水5固定在儲水容器的開孔內(nèi)?？紫端畨毫τ嫗殡姕y式，專門定制，尺寸略小于儲水容器上半部分內(nèi)徑，使用膠水固定其中；孔隙水壓力計的導(dǎo)線從儲水容器頂面的開孔引出，開孔間隙也采用膠水5封堵。

定位鋼板2的四角設(shè)置有螺栓孔，可利用螺栓6將該裝置固定在測試界面上。另外，為了保證密封性能，還可以在定位鋼板2的下表面設(shè)置一層膠墊，膠墊尺寸與定位鋼板一致，中心與四角開孔，孔徑和位置與鋼板一一對應(yīng)。

整套裝置的尺寸和其他細(xì)節(jié)應(yīng)該根據(jù)測試對象進(jìn)行設(shè)計并靈活調(diào)整，保證各部件之間匹配得當(dāng)即可。一般需要與測試對象一起預(yù)制，保證定位鋼板有可以固定的界面。

使用時，需要組裝測試裝置的各部分，使用膠水和螺栓實現(xiàn)；再將其安置到測試界面上，把孔隙水壓力計的導(dǎo)線連接到應(yīng)變儀上。當(dāng)孔隙水通過測試界面進(jìn)入儲水容器，便會對孔隙水壓力計產(chǎn)生壓力，壓力計將壓力數(shù)據(jù)傳出，實現(xiàn)孔隙水壓力的測試。

實施例2

螺旋輸送機(jī)中渣土的孔隙水壓力測試

螺旋輸送機(jī)是土壓平衡盾構(gòu)的重要組件,對維持盾構(gòu)開挖面土壓平衡起著至關(guān)重要的作用。它通過控制轉(zhuǎn)速來改變排土量，從而控制土艙壓力，實現(xiàn)土艙壓力與掌子面壓力的平衡。將本發(fā)明固定在螺旋輸送機(jī)上，就可以測試螺旋輸送機(jī)輸送渣土過程中，渣土中的孔隙水壓力。

實施的詳細(xì)情況如下：

如圖2所示，在螺旋輸送機(jī)8的上、下各選5個測點9，螺旋輸送機(jī)制作時在這些點處預(yù)留有開孔。將組裝好的測壓計安裝在各個測點上。螺旋輸送機(jī)在運送渣土的過程中，渣土中的孔隙水由透水石進(jìn)入儲水容器，實現(xiàn)孔隙水壓力的測試。

儲水容器高30mm，上半部分直徑26mm，下半部分直徑22mm，采用鋁合金制成。底面開口，直徑19mm，內(nèi)部有19mm×22mm的空心區(qū)域，頂部開孔直徑為5mm。定位鋼板尺寸52×52×15(單位：mm)，中心開孔直徑為22mm和27mm，對應(yīng)的厚度為10mm和5mm。鋼板四角的螺栓孔直徑2.5mm，螺栓孔中心距鋼板邊緣8.0mm。透水石直徑27mm，厚5mm?？紫端畨毫τ嫗橹睆?7mm的圓柱體，高13mm。其導(dǎo)線從儲水容器頂面開孔引出。

測試裝置與測試界面之間的橡膠墊片規(guī)格也為52mm×52mm，中心開孔直徑27mm；四角開孔，孔徑和位置與定位鋼板一一對應(yīng)。

實施例3

盾構(gòu)機(jī)掌子面的孔隙水壓力測試

對土壓平衡盾構(gòu)而言，土艙外壁與掌子面土體直接接觸，將本發(fā)明安裝在土艙壁上，就可以測量掌子面土體中的孔隙水壓力。

實施的詳細(xì)情況如下：

如圖3所示，盾構(gòu)機(jī)11設(shè)置在土層11中，在盾構(gòu)機(jī)10的土艙11內(nèi)表面選擇合適位置作為測點9，盾構(gòu)機(jī)制作時在這些點處預(yù)留有開孔條件。將組裝好的測壓計安裝在各個測點上。盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)的過程中，渣土中的孔隙水由透水石進(jìn)入儲水容器，實現(xiàn)孔隙水壓力的測試。裝置整體和各部件尺寸可以根據(jù)盾構(gòu)機(jī)刀盤實際情況設(shè)計，不再贅述。

以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。