CN103201434A - 用于测量土地的力学特性的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种设备和方法，所述方法包括将隔膜单元（7）插入到地面的钻孔中。加压气体被供应到该单元中，并且随后测量施加的压力导致的该单元（7）的体积增加。正位于该隔膜单元（7）之上的竖直管（10）具有倾斜的喷枪（8），该喷枪（8）具有设置有换能器的注射针头工件（5）形式的子弹，该子弹被射入到地面中尽可能到达隔膜单元（7）的最大形变点（6）处并且与之靠近。根据施加的压力和隔膜单元的体积来测量孔隙压力。
Description
技术领域
本发明涉及用于测量土地的力学特性的方法和设备，并且提供实施不同的岩土工程项目的新设计方法所需的精确参数。
背景技术
具有隔膜单元的各种探针正被用于研究土地的力学特性，诸如压力计试验、膨胀计试验、圆锥压力计试验，并且这种设备具有隔膜（装配有倾斜的压强计）。
通过这些设备进行测量土地的力学特性的处理都是按照与安装方法无关的原理进行。安装方法是对隔膜单元竖直地进行钻孔、开凿、或推动。该处理是向隔膜单元引入加压气体或液体，并增加施加在所述液体或气体上的压力以增加隔膜单元的体积。土地所容许的应力、张力和岩土工程中的其它相关主题能够从测得的孔隙压力、施加的压力与隔膜单元的体积改变之间的关系推导出。
对上述探针获得的测量的解释方法是基于土地的介质变形是同质的这一假定。但是，围绕着压力计试验腔的介质变形不是同质的（Ladanyi,B 1977.Discussion on undrained stress-strain-time behavior ofclay（对于泥土的不排水的应力-张力-时间性能的讨论）-Journal ofsoil mechanics and foundation division ASCE（美国土木工程师学会期刊土地力学与基础分卷）;103(8):933-934）。因此，腔变形不一定表示有介质张力。此外，其他作者证实了围绕压力计试验腔的窄带会产生径向开裂（Thevanayagam S,Chameau,J.L.and G.Alschaeffl;1994.Some aspects of pressuremeter test interpretation in clay（泥土的压力计测试解释的一些方面）-Géotechnique（岩土工程）:319-355）。该缺点可以由诸如跨越窄带产生了负应力来解释；但是，地基下的应力状态应该是正的。
为了避免这些缺点，解决方式应该关注于远离围绕该腔的开裂窄带的土地颗粒的性能。具有隔膜（装配有倾斜压强计）的设备（EP 0705 941）允许通过活塞按照倾斜方向将压强计推向隔膜单元附近但位于其中心水平面的特定位置。但是，需要高压来克服推动活塞的操纵管时受到的土地的高阻力，此外，该高压具有破坏系统的其它网络管道的风险。
附图说明
图1示出了本发明的设备的整体装配。
具体实施方式
图1示出了本发明的设备的整体装配，并且包括如下部分：
1：支撑件，在记录试验测量期间对管10进行支撑。
2：由橡胶覆盖的孔，但是该孔允许注射针头工件5在射入和撤回期间刺入。
3：导向件，管10与该导向件3配合，以确保注射针头工件5的尖端面向所述孔2的中心。
4：线缆17中的节点，该节点与注射针头工件5相距一段距离，该距离等于注射针头工件5在喷枪8中的初始位置到隔膜单元7的中部高度处但是位于该单元7附近的测量水平面6的通路长度。所述节点4被设定为将注射针头工件5在射出后保持在水平面6处以记录所测量的孔隙压力。
5：注射针头工件，该注射针头工件5是喷枪8的子弹。注射针头工件5测量在隔膜单元7附近但位于其中部高度的水平面6处产生的孔隙水压。
6：测量水平面，其在隔膜单元7中部高度处，在测量水平面6处隔膜单元7有最大变形。
7：设备的隔膜单元，所述隔膜单元承载有加压气体。
8：喷枪，该喷枪8相对于管9的竖直轴线倾斜，管9是隔膜单元7和地表面之间的媒介。包括喷枪8的竖直的管10具有比管9更小的直径。喷枪8的子弹是所述注射针头工件5。
9：竖直管，其作为隔膜单元7和地表面之间的媒介，该竖直管包括包含了倾斜的喷枪8的管10。所有线缆和管道网络都穿过管9。
10：具有比管9更小直径的管，该管与导向件3配合，以确保所述注射针头工件5的尖端面向所述孔2的中心。所述管10包含倾斜的喷枪8。
11：线缆，用来控制机械地或手动地将管10从管9撤回到地表面以及从地表面将管10引入到管9。
12：喷枪8的扳柄。
14：线缆，用于将喷枪8的扳柄12连接到地表面。通过线缆14拉动扳柄12以朝向处于测量水平面6的特定位置射出所述注射针头工件5。
15：用于记录所述测量并且位于所述地表面的计算机。
16：线缆，用于将注射针头工件5连接到地表面处的计算机15，计算机15用于记录在水平面6处获得的测量。
17：第二线缆，第二线缆17将注射针头工件5连接到地表面。随着注射针头工件5被射出，线缆17通过该线缆17的节点4将注射针头工件5保持在测量水平面6处。线缆17还用于通过手动地或机械地拉动该线缆17将所述注射针头工件5带回到其在喷枪8中的原始位置。
参考附图，本发明的处理能够记录精确表示在岩土工程项目中使用的土地的力学特征的测量，并且能够克服传统解决方法的缺点，还能够测量受到压缩压力的区域中所需的孔隙水压。所述处理包括：将隔膜单元7钻入或推入土地；向隔膜单元7中引入加压气体或液体；测量根据施加的压力导致的隔膜体积的增加。本发明的处理包括：从正好在隔膜单元7上方的部分，沿着倾斜的方向，用喷枪8将作为喷枪8子弹的注射针头工件5射入到土地中，位于所述隔膜单元7中部高度处的水平面6处；并测量在所述隔膜单元7附近的水平面6处孔隙水压的变化。
插入包括隔膜单元7的竖直管9的处理的实现包括：向管9引入更小直径的另一竖直管10，管10倚靠在支撑件1上且与导向件3配合，以确保注射针头工件5的尖端面向由橡胶覆盖的孔2的中心。管10包括相对于管9的竖直轴线倾斜的喷枪8，管9作为所述隔膜单元7和地表面之间的媒介。通过拉动线缆14射出注射针头工件5，线缆14将喷枪8的扳柄12连接到地表面。
注射针头工件5通过线缆16连接到计算机15，该计算机15位于地表面处以记录各个测量；注射针头工件5附接于另一线缆17，该线缆17将注射针头工件5保持在该线缆17中的节点4所限定的特定位置处，其中节点4位于与注射针头工件5相距的距离等于从注射针头工件5初始位置到所测量的水平面6的通路长度。线缆17还用于手动地或机械地将注射针头工件5带回到其在喷枪8中的初始位置。
针头工件5的尖端被装入一封壳中，当通过线缆17拉出注射针头工件5时该封壳可以保持在土地中，以避免该针头工件5被卡在土地中。通过拉动线缆11来撤回管10。
对于地面下所需深度的每一米都重复执行该处理。
Claims (4)
1.一种用于测量土地的力学特性的处理方法，包括：将隔膜单元（7）竖直地推入或钻入土地，其中在所述隔膜单元（7）中引入有加压气体或液体；测量由施加的压力而导致的所述隔膜单元（7）的体积增加；其特征在于该方法包括：从所述隔膜单元（7）的上方的部分，沿着倾斜方向，将由换能器装配的注射针头工件（5）射入所述土地中，至所述隔膜单元（7）的中等高度的水平面（6），以测量由所述施加的压力和所述隔膜单元（7）的体积改变而导致的在所述水平面（6）处所述隔膜单元（7）附近产生的孔隙水压的改变。
2.一种用于测量土地的力学特性的且用于实现根据权利要求1所述的处理方法的设备，该设备包括：设置有隔膜单元（7）的中间竖直管（9），其特征在于，所述设备包括引入到所述中间竖直管（9）中的具有更小直径的竖直管（10），所述竖直管（10）倚靠在支撑件（1）上且与导向件（3）配合以确保所述注射针头工件（5）的尖端面向由橡胶覆盖的孔（2）的中心，所述管（10）包围相对于所述管（9）的竖直轴线倾斜的喷枪（8），其中所述管（9）作为所述隔膜单元（7）和地表面之间的中间媒介，通过拉动线缆（14）射出所述注射针头工件（5），其中所述线缆（14）将所述喷枪（8）的扳柄（12）与所述地表面连接。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：所述注射针头工件（5）的所述换能器被线缆（16）连接到计算机（15）以记录所述测量，所述注射针头工件（5）连接到另一线缆（17），所述另一线缆（17）旨在在射出期间将所述注射针头工件（5）保持在由所述另一线缆（17）上的节点（4）限定的特定位置，所述节点（4）与所述注射针头工件（5）相距的距离等于从所述注射针头工件（5）的初始位置到水平面（6）处的测量点的通路长度；所述另一线缆（17）还用于手动地或机械地将所述注射针头工件（5）朝向其在喷枪（8）中的初始位置拉回。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的设备，其特征在于：将所述注射针头工件（5）的尖端装到插入并保持在土地中的封壳中，当通过线缆（17）拉出所述注射针头工件（5）时避免将所述注射针头工件（5）卡在所述土地中，通过拉动线缆（11）来将管（10）拉出到所述地表面。
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