本發(fā)明屬于土體原位測試技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于注水試驗(yàn)的測試裝置。

背景技術(shù)：

土體原位測試是巖土工程勘察的重要手段之一，是在巖土層原來所處的位置，在基本保持天然結(jié)構(gòu)、天然含水量以及天然應(yīng)力狀態(tài)的情況下，測定巖土的性質(zhì)指標(biāo)。其中，注水試驗(yàn)是通過向土體內(nèi)部鉆孔，并向鉆孔中注水，以確定巖土層滲透系數(shù)的原位測試方法。注水試驗(yàn)一般分為鉆孔常水頭注水試驗(yàn)和鉆孔降水頭注水試驗(yàn)，鉆孔常水頭注水試驗(yàn)是在水頭高度保持固定不變的情況下，量測巖土層的注水量隨時(shí)間的變化率，鉆孔降水頭注水試驗(yàn)是量測水頭高度隨時(shí)間的變化率，進(jìn)而確定巖土層的滲透系數(shù)。在工程應(yīng)用中，注水試驗(yàn)的一般過程為：先采用鉆機(jī)造孔，當(dāng)鉆穿填土層后，開始下套管隔住填土層中的地下水及保護(hù)孔壁；然后鉆穿所選定的試驗(yàn)巖土層，便可進(jìn)行注水試驗(yàn)。此外，還要根據(jù)試驗(yàn)巖土層種類及孔壁穩(wěn)定性，決定是否下入護(hù)壁花管，以防孔壁坍塌。該方式步驟繁瑣，操作復(fù)雜，測試效率低，且由于是在鉆孔后下套管，難以保證套管與土層緊密接觸，止水效果較差，降低了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)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效率高且測試精度好的用于注水試驗(yàn)的測試裝置。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種用于注水試驗(yàn)的測試裝置，該裝置包括底座、一對(duì)分別沿豎直方向設(shè)置在底座上的液壓缸、設(shè)置在兩液壓缸頂部并與液壓缸的活塞傳動(dòng)連接的探桿安裝架、沿豎直方向設(shè)置在探桿安裝架上的靜力觸探桿以及注水機(jī)構(gòu)，該注水機(jī)構(gòu)由上而下貫穿靜力觸探桿的內(nèi)部并與靜力觸探桿的底部相連通。將底座固定在測試點(diǎn)處，通過控制液壓缸活塞的收縮，帶動(dòng)探桿安裝架及靜力觸探桿向下運(yùn)動(dòng)，壓入試驗(yàn)深度處，之后向上抬起靜力觸探桿一定距離，即可通過注水機(jī)構(gòu)向靜力觸探桿下方的孔內(nèi)注水，進(jìn)行注水試驗(yàn)。

所述的底座上均勻布設(shè)有多個(gè)地錨。通過地錨將底座固定在測試點(diǎn)處，保證測試時(shí)的穩(wěn)定性。

所述的探桿安裝架包括沿水平方向設(shè)置在兩液壓缸頂部并與液壓缸的活塞傳動(dòng)連接的橫桿、一對(duì)并列設(shè)置在橫桿上的豎桿以及設(shè)置在兩豎桿底端的探桿固定板，所述的靜力觸探桿沿豎直方向設(shè)置在探桿固定板上。探桿安裝架采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，保證靜力觸探桿運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的橫桿與靜力觸探桿固定連接。

所述的注水機(jī)構(gòu)包括由上而下貫穿靜力觸探桿內(nèi)部的水管、設(shè)置在水管上的流量控制器以及與水管的頂端相連通的水箱。當(dāng)靜力觸探桿移動(dòng)至預(yù)設(shè)深度后，水箱中的水在流量控制器的控制下，經(jīng)水管注入靜力觸探桿下方的孔內(nèi)。

所述的水管上還設(shè)有水泵，該水泵位于流量控制器與水箱之間。通過水泵的加壓，將水箱中的水注入靜力觸探桿下方的孔內(nèi)。

所述的靜力觸探桿的底部設(shè)有護(hù)壁花管，所述的注水機(jī)構(gòu)與護(hù)壁花管的內(nèi)部相連通。護(hù)壁花管是管壁上均勻開設(shè)有多個(gè)孔的鋼管，既便于水的滲透，又能夠防止試驗(yàn)巖土層的孔壁坍塌，保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

所述的靜力觸探桿的外徑與護(hù)壁花管的外徑相等。保證在靜力觸探桿及護(hù)壁花管一同向下壓入土體內(nèi)及向上抬起一定距離的過程中，靜力觸探桿及護(hù)壁花管的外壁始終與土體緊密接觸，有效保證了止水效果。

所述的靜力觸探桿的底部設(shè)有探桿凸臺(tái)，所述的護(hù)壁花管的頂部套設(shè)在探桿凸臺(tái)的外部，并與探桿凸臺(tái)固定連接。靜力觸探桿通過探桿凸臺(tái)與護(hù)壁花管固定連接，保證護(hù)壁花管能夠與靜力觸探桿同步運(yùn)動(dòng)。

所述的探桿凸臺(tái)的外壁上設(shè)有外螺紋，所述的護(hù)壁花管的內(nèi)壁上設(shè)有與外螺紋相適配的內(nèi)螺紋。通過螺紋連接方式，便于靜力觸探桿與護(hù)壁花管的拆裝?？筛鶕?jù)實(shí)際情況，選用不同長度、不同孔徑分布的護(hù)壁花管。

所述的探桿凸臺(tái)的底面上設(shè)有測距傳感器。測距傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測靜力觸探桿下方孔內(nèi)的水位高度，根據(jù)不同時(shí)間的水位變化，或保持水位相同時(shí)根據(jù)注入的水流量隨時(shí)間的變化率，確定土體的滲透系數(shù)。

本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，利用地錨將底座固定在測試點(diǎn)處，并將護(hù)壁花管安裝在靜力觸探桿的底部；通過控制液壓缸活塞的收縮，帶動(dòng)探桿安裝架、靜力觸探桿及護(hù)壁花管向下運(yùn)動(dòng)，壓入試驗(yàn)深度處，之后向上抬起靜力觸探桿及護(hù)壁花管一定距離，并通過水泵將水箱內(nèi)的水經(jīng)水管注入靜力觸探桿下方的孔內(nèi)，根據(jù)不同時(shí)間的孔內(nèi)水位變化，或保持孔內(nèi)水位相同時(shí)根據(jù)注入的水流量隨時(shí)間的變化率，確定土體的滲透系數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)：

1)采用液壓驅(qū)動(dòng)方式，能夠快速地將靜力觸探桿及護(hù)壁花管壓入試驗(yàn)深度處，并通過注水機(jī)構(gòu)直接向靜力觸探桿下方的孔內(nèi)注水，即可進(jìn)行注水試驗(yàn)，該方式步驟簡單，方便快捷，易于操作，大大提高了原位測試的效率；

2)靜力觸探桿及護(hù)壁花管的外壁能夠始終保持與土體的緊密接觸，大大提高了止水效果，進(jìn)一步保證了測試精度及試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性；

3)靜力觸探桿同時(shí)起到了鉆孔與止水功能，而毋需先鉆孔再下套管，省時(shí)省力，對(duì)于縮短工程周期、降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益具有顯著作用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中護(hù)壁花管與靜力觸探桿配合的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)記說明：

1—底座、2—液壓缸、3—探桿安裝架、301—橫桿、302—豎桿、303—探桿固定板、4—靜力觸探桿、401—探桿凸臺(tái)、5—地錨、6—水管、7—流量控制器、8—水箱、9—水泵、10—護(hù)壁花管、11—測距傳感器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例：

如圖1所示的一種用于注水試驗(yàn)的測試裝置，該裝置包括底座1、一對(duì)分別沿豎直方向設(shè)置在底座1上的液壓缸2、設(shè)置在兩液壓缸2頂部并與液壓缸2的活塞傳動(dòng)連接的探桿安裝架3、沿豎直方向設(shè)置在探桿安裝架3上的靜力觸探桿4以及注水機(jī)構(gòu)，該注水機(jī)構(gòu)由上而下貫穿靜力觸探桿4的內(nèi)部并與靜力觸探桿4的底部相連通。

其中，底座1上均勻布設(shè)有多個(gè)地錨5。探桿安裝架3包括沿水平方向設(shè)置在兩液壓缸2頂部并與液壓缸2的活塞傳動(dòng)連接的橫桿301、一對(duì)并列設(shè)置在橫桿301上的豎桿302以及設(shè)置在兩豎桿302底端的探桿固定板303，靜力觸探桿4沿豎直方向設(shè)置在探桿固定板303上。

注水機(jī)構(gòu)包括由上而下貫穿靜力觸探桿4內(nèi)部的水管6、設(shè)置在水管6上的流量控制器7以及與水管6的頂端相連通的水箱8。水管6上還設(shè)有水泵9，該水泵9位于流量控制器7與水箱8之間。

如圖2所示，靜力觸探桿4的底部設(shè)有護(hù)壁花管10，注水機(jī)構(gòu)與護(hù)壁花管10的內(nèi)部相連通。靜力觸探桿4的外徑與護(hù)壁花管10的外徑相等。靜力觸探桿4的底部設(shè)有探桿凸臺(tái)401，護(hù)壁花管10的頂部套設(shè)在探桿凸臺(tái)401的外部，并與探桿凸臺(tái)401固定連接。探桿凸臺(tái)401的外壁上設(shè)有外螺紋，護(hù)壁花管10的內(nèi)壁上設(shè)有與外螺紋相適配的內(nèi)螺紋。

探桿凸臺(tái)401的底面上設(shè)有測距傳感器11。

在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，利用地錨5將底座1固定在測試點(diǎn)處，并將護(hù)壁花管10安裝在靜力觸探桿4的底部；通過控制液壓缸2活塞的收縮，帶動(dòng)探桿安裝架3、靜力觸探桿4及護(hù)壁花管10向下運(yùn)動(dòng)，壓入試驗(yàn)深度處，之后向上抬起靜力觸探桿4及護(hù)壁花管10一定距離，并通過水泵9將水箱8內(nèi)的水經(jīng)水管6注入靜力觸探桿4下方的孔內(nèi)，根據(jù)不同時(shí)間的孔內(nèi)水位變化，或保持孔內(nèi)水位相同時(shí)根據(jù)注入的水流量隨時(shí)間的變化率，確定土體的滲透系數(shù)。

上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。