CN105586865A - 土压力盒钻孔埋设方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土压力盒钻孔埋设方法与装置，步骤：一、在土层中进行钻孔；二、组装土压力盒夹具；三、将槽型塑料条、塑料连接条、土压力盒夹具四者固定，形成整体，完成土压力盒埋设装置的组装；四、放入土压力盒埋设装置于钻孔内，调整深度和方位；五、在钻孔内注入适量低强度微膨胀注浆材料；六、待注浆材料固结完成后，进行测试。装置包括：第一槽型塑料条，第二槽型塑料条，塑料连接条，土压力盒，土压力盒夹具，土压力盒夹具由A伴夹具钢块和B伴夹具钢块构成，土压力盒夹具与塑料连接条通过螺钉固定于槽型塑料条之间。本发明适用于中硬土层的土压力测试，对岩土工程测试技术的提高与改进具有重要意义。

Description

土压力盒钻孔埋设方法与装置

技术领域

本发明涉及岩土工程测试领域，更具体涉及一种土压力盒钻孔式埋设方法，同时还涉及一种土压力盒埋设装置，它适用于中硬土层中土压力盒的组装固定、定位埋设及数据监测。

背景技术

土压力盒适用于长期测量路基，边坡，大坝，隧道，土堤等结构物内部土体的压应力。在岩土工程施工与监测实践中，通常采用在迎土面和土体中埋设土压力传感器，来进行结构表面及土体内部的土压力监测，并通过相应的数据采集设备来获取所需的数据。

常用的土压力传感器的埋设方法有：挂布法、顶出法、弹出法和钻孔法。这几种埋设技术均比较成熟，在工程中应用广泛。围护结构迎土面土压力盒的埋设常用的挂布法，是将土压力传感器按布点的位置，先装在一定宽度的尼龙布上，然后将带有传感器的尼龙布铺挂在钢筋笼的表面相应位置上，随同钢筋笼一起吊入沟槽中，定位后向沟槽内浇注混凝土，随混凝土面的上升，借混凝土的侧向推力，将铺挂在钢筋笼表面的尼龙布连同土压力传感器一起压向沟槽的壁面。顶出法可通过气动活塞将土压力盒顶出，紧贴土体从而进行测试。钻孔法常用于土体中土压力传感器埋设，即在土体中先进行泥浆护壁钻孔，并将土压力传感器固定在定制的薄壁槽钢或钢筋笼上，然后将土压力传感器随薄壁槽钢或钢筋笼一道埋入钻孔中规定深度位置，再在钻孔中回填细砂，待细砂固结后进行土压力的测试。

这些常用埋设方法的缺点在于，部分方法如顶出法，其装置复杂，埋设过程中设备与元器件易损坏，埋设装置成本较高；挂布法难以控制土压力盒的埋设位置和方向，造成测量误差；钻孔法薄壁槽钢或钢筋笼相对土体的刚度较大，埋入土体后存在与土体侧向变形不协调的问题，因而对土压力测试结果的精度有一定的影响；薄壁槽钢或钢筋笼的价格较高，因此埋设方法的经济性不强；土压力传感器需在施工现场焊接，操作不易，安装效率低下。

因此，为解决以上缺陷问题，亟需对现有的测试装置与方法进行改造，提出一种土压力盒钻孔埋设方法与装置，确保试验可实施性强，成果准确可靠。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种适用于中-硬土层的土压力盒钻孔埋设方法，方法易行可靠，优势显著，能有效的满足各类中、硬土层中土压力的定向定位测试，适用范围广。

本发明的另一个目的是在于提供了一种土压力盒埋设装置，结构简单，组装便捷，使用方便，能满足各类中、硬土层中土压力的定向定位测试，测试数据准确性高。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

一种土压力盒钻孔埋设方法，其步骤是：

步骤一：在预测试土层中进行钻孔，达到测试深度（1~20m），并采用泥浆护壁，钻孔直径稍大于土压力盒埋设装置宽度，使土压力盒埋设装置即能够埋设于钻孔中，方便的调整方位，也能够最大限度节约注浆材料；

步骤二：选取尺寸与量程合适的土压力盒，置于土压力盒夹具中，数据线由B伴夹具钢块侧方预留的线孔引出，通过二根螺栓将土压力盒夹具的A伴夹具钢块与B伴夹具钢块紧密连接，土压力盒固定于土压力盒夹具中；

步骤三：将土压力盒夹具和塑料连接条同时放置于第一槽型塑料条与第二槽型塑料条之间，自B伴夹具钢块引出的数据线继续通过第二槽型塑料条侧边预留的线孔引出，通过螺钉把二条槽型塑料条、塑料连接条、土压力盒夹具四者固定，形成一个整体，完成土压力盒埋设装置的组装；

步骤四：将组装完成的土压力盒埋设装置，利用绑在塑料连接条上的线绳缓慢向下，放入已经预成孔的钻孔内，调整好土压力盒的深度（1~20m）和方位（任意），在地表固定线绳，土压力盒数据线引出钻孔至地面；

步骤五：在埋设有土压力盒埋设装置的钻孔内，缓慢注入适量低强度微膨胀注浆材料（用量根据试验所需孔径和孔深而定），直至注浆材料填满钻孔至地表；

步骤六：静置，待低强度微膨胀注浆材料固结完成后，根据测试需求采用数据采集仪进行土压力的测试。

一种土压力盒埋设装置，其组成包括：第一槽型塑料条，第二槽型塑料条，塑料连接条，土压力盒夹具，土压力盒。其特征在于：土压力盒埋设装置由第一槽型塑料条和第二槽型塑料条并排平行放置，槽口相对。土压力盒夹具卡在两槽口之间，并通过左右两侧各二个螺钉固定在第一槽型塑料条和第二槽型塑料条之间的中下部，塑料连接条卡在两槽口之间，并通过二个螺钉将两端固定在第一槽型塑料条和第二槽型塑料条之间的上部。

所述的第一槽型塑料条长度根据测试所需的土压力盒尺寸（直径5~15cm）而定，其一侧为槽口状，另一侧在上部约1/4长度处开一个螺孔，在中下部开二个螺孔，螺孔均贯穿第一槽型塑料条。所述的第二槽型塑料条长度、样式、开螺孔位置均与第一槽型塑料条一致，在其中下部二个螺孔中间开一个线孔。

所述的塑料连接条长度根据测试所需的土压力盒尺寸（直径5~15cm）而定，其长度与土压力盒夹具宽度相同，在塑料连接条的两端面均各开一个螺孔。

所述的土压力盒夹具由A伴夹具钢块与B伴夹具钢块构成，组合在一起时，外廓为正方形，中间为圆形孔，圆形孔直径与测试所需的土压力盒直径相同。所述的A伴夹具钢块上下两端靠近边缘处各预留一个贯穿式的螺孔，在贯穿式的螺孔之间对称开有二个螺孔，此二个螺孔间距与第一槽型塑料条和第二槽型塑料条中下部二个螺孔的间距相同。所述的B伴夹具钢块与A伴夹具钢块完全相同，此外，在B伴夹具钢块二个非贯穿式的螺孔中间开有一个贯穿式线孔，B伴夹具钢块上线孔相对于二个非贯穿式的螺孔的位置与第一槽型塑料条和第二槽型塑料条中下部线孔相对于二个螺孔的位置相同。所述的A伴夹具钢块和B伴夹具钢块通过二根螺栓穿过各自两端的贯穿式螺孔而固定在一起，形成土压力盒夹具。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1）与传统挂布法相比，本方法与装置中土压力盒传感器在钻孔中定位更便捷、更准确，且土压力盒与土层接触更好；

2）与申请号200810041666.6专利相比，本方法与装置中塑料条较PVC管刚度小，且采用线绳下放，装置与土体接触更好，变形更为协调，测试数据更准确；

3）采用低强度微膨胀性注浆材料代替回填砂进行钻孔回填，更利于原始地应力场的恢复，保证测试结果的可靠性。

本装置与方法克服了以往常规装置与方法的缺陷，并可采用标准化方式生产和组装，简单高效，操作易行，具有可观的工程实践预期效果和显著的经济优势，对岩土工程测试技术的提高与改进具有重要意义。

附图说明

图1为一种土压力盒埋设装置结构示意图；

图2为一种土压力盒夹具结构示意图；

图3为一种A伴夹具钢块、B伴夹具钢块结构示意图；

图4为一种试验设计土压力测试数据。

图中：1—第一槽型塑料条，2—第二槽型塑料条，3—塑料连接条，4—土压力盒夹具，41—A伴夹具钢块，42—B伴夹具钢块，5—土压力盒（符合量程200kPa以上的应变式静土压力传感器），6—螺钉，7—螺栓。

具体实施方式

实施例1：

下面根据附图对本发明作进一步详细描述：

根据图1、2、3可知，一种土压力盒钻孔埋设方法，其步骤是：

步骤一：在预测试土层中进行钻孔，达到测试深度（1~20m），并采用普通泥浆护壁，钻孔直径稍大于土压力盒埋设装置宽度，使土压力盒埋设装置即能够埋设于钻孔中，方便的调整方位，也能够最大限度节约注浆材料；

步骤二：选取尺寸与量程合适的土压力盒5，置于土压力盒夹具4中，数据线由B伴夹具钢块42侧方预留的线孔引出，通过二根螺栓将土压力盒夹具4的A伴夹具钢块41与B伴夹具钢块42紧密连接，土压力盒5固定于土压力盒夹具4中；

步骤三：将土压力盒夹具4和塑料连接条3同时放置于第一槽型塑料条1与第二槽型塑料条2之间，自B伴夹具钢块42引出的数据线继续通过第二槽型塑料条2侧边预留的线孔引出，通过螺钉6把第一槽型塑料条1、第二槽型塑料条2、塑料连接条3、土压力盒夹具4四者固定，形成一个整体，完成土压力盒埋设装置的组装；

步骤四：将组装完成的土压力盒埋设装置，利用绑在塑料连接条3上的线绳缓慢向下，放入已经预成孔的钻孔内，调整好土压力盒5的深度（1~20m）和方位（任意），在地表固定线绳，土压力盒数据线引出钻孔至地面；

步骤五：在埋设有土压力盒埋设装置的钻孔内，缓慢注入适量低强度微膨胀注浆材料，用量根据试验所需孔径和孔深而定，直至注浆材料填满钻孔至地表；

步骤六：静置，待低强度微膨胀注浆材料固结完成后，根据测试需求采用数据采集仪进行土压力的测试。

实施例2：

根据图1、2、3可知，一种土压力盒埋设装置，其组成包括：第一槽型塑料条1，第二槽型塑料条2，塑料连接条3，土压力盒夹具4，土压力盒5。其特征在于：土压力盒埋设装置由第一槽型塑料条1和第二槽型塑料条2并排平行放置，槽口相对。土压力盒夹具4卡在两槽口之间，并通过左右两侧各二个螺钉6固定在第一槽型塑料条1和第二槽型塑料条2之间的中下部，塑料连接条3卡在两槽口之间，并通过二个螺钉6将两端固定在第一槽型塑料条1和第二槽型塑料条2之间的上部。

所述的第一槽型塑料条1长度根据测试所需的土压力盒5尺寸（直径5~15cm）而定，其一侧为槽口状，另一侧在上部约1/4长度处开一个螺孔，在中下部开二个螺孔，螺孔均贯穿第一槽型塑料条1。所述的第二槽型塑料条2长度、样式、开螺孔位置均与第一槽型塑料条1一致，在其中下部二个螺孔中间开一个线孔。

所述的塑料连接条3长度根据测试所需的土压力盒5尺寸（直径5~15cm）而定，其长度与土压力盒夹具4宽度相同，在塑料连接条3的两个端面均各开一个螺孔。

所述的土压力盒夹具4由A伴夹具钢块41和B伴夹具钢块42构成，组合在一起时，外廓为正方形，中间为圆形孔，圆形孔直径与测试所需的土压力盒5直径相同。所述的A伴夹具钢块41上下两端靠近边缘处各预留一个贯穿式的螺孔，在贯穿式的螺孔之间对称开有二个螺孔，此二个螺孔间距与第一槽型塑料条1和第二槽型塑料2条中下部二个螺孔的间距相同。所述的B伴夹具钢块42与A伴夹具钢块41完全相同，此外，在B伴夹具钢块42二个非贯穿式的螺孔中间开有一个贯穿式线孔，B伴夹具钢块42上线孔相对于二个非贯穿式的螺孔的位置与第一槽型塑料条1和第二槽型塑料条2中下部线孔相对于二个螺孔的位置相同。所述的A伴夹具钢块41和B伴夹具钢块42通过二根螺栓7穿过各自两端的贯穿式螺孔而固定在一起，形成土压力盒夹具4。

Claims (5)

1.一种土压力盒钻孔埋设方法，其步骤是：

步骤一：在预测试土层中进行钻孔，达到测试深度1~20m，并采用泥浆护壁，钻孔直径稍大于土压力盒埋设装置宽度；

步骤二：选取尺寸与量程合适的土压力盒（5），置于土压力盒夹具（4）中，数据线由B伴夹具钢块（42）侧方预留的线孔引出，通过2根螺栓将土压力盒夹具（4）的A伴夹具钢块（41）与B伴夹具钢块（42）紧密连接，土压力盒（5）固定于土压力盒夹具（4）中；

步骤三：将土压力盒夹具（4）和塑料连接条（3）同时放置于第一槽型塑料条（1）与第二槽型塑料条（2）之间，自B伴夹具钢块（42）引出的数据线继续通过第二槽型塑料条（2）侧边预留的线孔引出，通过螺钉（6）把第一槽型塑料条（1）、第二槽型塑料条（2）、塑料连接条（3）、土压力盒夹具（4）四者固定，形成一个整体，完成土压力盒埋设装置的组装；

步骤四：将组装完成的土压力盒埋设装置，利用绑在塑料连接条（3）上的线绳缓慢向下，放入已经预成孔的钻孔内，调整好土压力盒（5）的深度（1~20m）和方位（任意），在地表固定线绳，土压力盒数据线引出钻孔至地面；

步骤五：在埋设有土压力盒埋设装置的钻孔内，缓慢注入适量低强度微膨胀注浆材料，直至注浆材料填满钻孔至地表；

步骤六：静置，待低强度微膨胀注浆材料固结完成后，根据测试需求采用数据采集仪进行土压力的测试。

2.权利要求1所述的一种土压力盒埋设装置，它包括：第一槽型塑料条（1），第二槽型塑料条（2），塑料连接条（3），土压力盒夹具（4），土压力盒（5），其特征在于：土压力盒埋设装置由第一槽型塑料条（1）和第二槽型塑料条（2）构成框架，第一槽型塑料条（1）和第二槽型塑料条（2）并排平行放置，槽口相对，土压力盒夹具（4）卡在两槽口之间，并通过左右两侧各2个螺钉（6）固定在第一槽型塑料条（1）和第二槽型塑料条（2）之间的中下部，塑料连接条（3）卡在两槽口之间，并通过2个螺钉（6）将两端固定在第一槽型塑料条（1）和第二槽型塑料条（2）之间的上部。

3.根据权利要求2所述的一种土压力盒埋设装置，其特征在于：第一槽型塑料条（1）长度根据测试所需的土压力盒（5）尺寸的直径5~15cm，其一侧为槽口状，另一侧在上部约1/4长度处开一个螺孔，在中下部开2个螺孔，螺孔均贯穿第一槽型塑料条（1）；所述的第二槽型塑料条（2）长度、样式、开螺孔位置均与第一槽型塑料条（1）一致，在其中下部2个螺孔中间开一个线孔。

4.根据权利要求2所述的一种土压力盒埋设装置，其特征在于：所述的塑料连接条（3）长度根据测试所需的土压力盒（5）尺寸的直径5~15cm，其长度与土压力盒夹具（4）宽度相同，在塑料连接条（3）的两个端面均各开1个螺孔。

5.根据权利要求2所述的一种土压力盒埋设装置，其特征在于：所述的土压力盒夹具（4）由A伴夹具钢块（41）和B伴夹具钢块（42）构成，组合在一起时，外廓为正方形，中间为圆形孔，圆形孔直径与测试所需的土压力盒（5）直径相同，所述的A伴夹具钢块（41）上下两端靠近边缘处各预留一个贯穿式的螺孔，在贯穿式的螺孔之间对称开有2个螺孔，此2个螺孔间距与第一槽型塑料条（1）和第二槽型塑料（2）条中下部二个螺孔的间距相同，所述的B伴夹具钢块（42）与A伴夹具钢块（41）相同，在B伴夹具钢块（42）二个非贯穿式的螺孔中间开有一个贯穿式线孔，B伴夹具钢块（42）上线孔相对于二个非贯穿式的螺孔的位置与第一槽型塑料条（1）和第二槽型塑料条（2）中下部线孔相对于二个螺孔的位置相同，所述的A伴夹具钢块（41）和B伴夹具钢块（42）通过二根螺栓（7）穿过各自两端的贯穿式螺孔而固定在一起，形成土压力盒夹具（4）。