CN106918322A - 一种深层岩体或土体水平及竖向变形联合测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深层岩体或土体水平及竖向变形联合测试方法，包括测试孔钻取、深层岩体或土体水平及竖向位移联合测试装置安装、测试孔回填及保护和仪器测量。本发明利用联合测试孔，将测试成本节约了一半，并且可以得到岩体或土体一个点的水平及竖向三维变形。同时新型竖向沉降磁环装置与回填方法可以极大地提高测试精度。能更好的满足各种要求高精度的安全监测工程，如运用到隧道、高边坡、深基坑及坝体的变形监测。
Description
技术领域
本发明涉及一种岩体或土体变形测试方法，具体是涉及一种深层岩体或土体水平及竖向变形联合测试方法。
背景技术
随着我国经济社会的发展，国家大力的发展基础设施建设，越来越追求工程项目建设的安全性，项目的施工安全性监测及全寿命监测尤被重视。如隧道、高边坡、深基坑及坝体等项目的变形监测对施工及使用安全起到很大的预警作用。对于项目周边的深层岩土体变形监测追求高频率、高精度性。
现有的深层岩土体水平及竖向沉降位移监测常分别布设测量孔，耗材大、工程量大。现有测量深层岩土体竖向沉降的磁环利用独立定位环约束其上滑，但在钻孔回填的时候很容易使其下滑,并不能埋设于设计深度。现有的钻孔回填方法是在测量管安装好之后用粗砂于孔口回填，这种方法很难精确的反应岩土体的真实变形，而且密闭性很差，影响施工安全，也会影响测量精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种施工安全好、测量精度高、功能多、节约耗材、减少工程量的深层岩体或土体水平及竖向变形联合测试方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供的深层岩体或土体水平及竖向变形联合测试方法，包括测试孔钻取、深层岩体或土体水平及竖向位移联合测试装置安装、测试孔回填及保护和仪器测量，其特征在于：所述的测试孔钻取步骤为利用钻孔机在设计测点上钻取一定深度的深孔，并收集钻孔岩芯或土芯测试其压缩模量，测试得到钻孔地层不同岩土层或土层的深度、厚度及压缩模量；所述的深层岩体或土体水平及竖向位移联合测试装置安装的步骤包括用外连接套管连接具有内部凹槽的测试管组成的联合测试管、竖向沉降磁环装置的安装和底盖及顶盖的安装，所述的竖向沉降磁环套在所述的联合测试管的外面并能在一定的范围内上下自由的滑动，根据设计要求把若干数量的竖向沉降磁环安装在一定的深度，安装时底盖固定密封好，联合测试管下放连接过程中不断往联合测试管内注入清水，保证联合测试管内外压力平衡；第一根联合测试管下放之前，用胶带把注浆软管一头与联合测试管的管端并齐固定松紧适宜，方便注浆过程中注浆软管的提升回收；所述测试孔回填步骤包括利用压浆机通过注浆软管至钻孔底部往上注入预制回填料；测试孔注入预制回填料时缓慢的提升注浆软管，当回填距管口0.8m～1.0m时停止回填，待回填料沉降密实之后，用混凝土回填管口密封，所述的测试孔保护包括所述测试孔回填完毕之后在钻孔口安装保护筒盖；所述的仪器测量包括分别用测斜仪和沉降仪测量深层岩体或土体水平和竖向位移。
所述的测试孔钻取步骤为利用钻孔机在设计测点上钻取一定深度的直径为108mm深孔，并收集钻孔岩芯或土芯测试其压缩模量。
所述的具有内部凹槽的测试管为直径为53mm，长度为2m的PVC管，根据测孔设计深度调整连接根数，所述的测试管内部设有“十”字交叉凹槽为测斜仪探头滚轮导槽。
所述的外连接套管的内径等于所述的测试管的外径，并且所述的外连接套管的内部凸起与所述的测试管的外部凹槽咬合。
所述的外连接套管的两端PVC管端头紧贴相对，并拧紧外连接套管两头的螺丝以固定。
所述的竖向沉降磁环装置包括竖向沉降磁环、橡胶弹簧套和两端定位环，所述的橡胶弹簧套为桶状，上下两部分分别与所述的竖向沉降磁环上下面无缝联结，所述的橡胶弹簧套受力在上下滑动≥±30mm范围内伸缩，保证竖向沉降磁环具有合适的量程。
所述的竖向沉降磁环两端定位环套在所述的橡胶弹簧套两端，其内径能调节，并通过螺丝紧固，保证所述的竖向沉降磁环整体与所述的联合测试管形成密闭的空腔，防止杂物进入而影响所述的竖向沉降磁环自由的随周边岩体或土体同步变形。
所述的竖向沉降磁环的两端定位环常定位于所述的联合测试管外连接管两端，即相邻的所述的竖向沉降磁环间距为单根管长2m，起到外连接管密封作用，防止杂物进入联合测试管。
所述的测试孔注入预制回填料的压缩模量与回填地层钻取岩芯或土芯的压缩模量相同或相近。
所述的测试孔注入各种预制回填料的体积为Qi(i＝1、2……)：
其中：Hi为某同性岩土层的厚度；
R为测试钻孔的实际内径；
r为联合测试管外径。
采用上述技术方案的深层岩体或土体水平及竖向变形联合测试方法，包括测试孔钻取、深层岩体或土体水平及竖向位移联合测试装置安装、测试孔回填及保护和仪器测量。测试孔钻取步骤为利用钻孔机在设计测点上钻取一定深度的深孔，并收集钻孔岩芯或土芯测试其压缩模量；深层岩体或土体水平及竖向位移联合测试装置安装步骤包括用外连接套管连接具有内部凹槽的PVC管、竖向沉降磁环的安装和底盖及顶盖的安装；所述测试孔回填及保护步骤包括利用压浆机通过软管至钻孔底部往上注入预制回填料,回填完毕之后在钻孔口安装保护筒盖；所述的仪器测量包括分别用测斜仪和沉降仪测量深层岩体或土体水平和竖向位移。本发明利用联合测试孔，给测试成本节约了一半，并且可以得到岩(土)体一个点的水平及竖向三维变形。同时新型竖向沉降磁环装置与回填方法可以极大地提高测试精度。能更好的满足各种要求高精度的安全监测工程，如运用到隧道、高边坡、深基坑及坝体的变形监测。
本发明克服了现有的测量孔布设功能单一问题，节约耗材、减少一半的工程量。克服现有测量深层岩土体竖向沉降的磁环在钻孔回填的时候容易下滑,并不能准确埋设于设计深度问题，改进的竖向沉降磁环具有整体性好、良好的密闭性和一定范围内的自由滑动性。克服现有的钻孔回填方法很难精确的反应岩土体的真实变形，而且密闭性差容易漏气漏浆等问题，保证施工安全和测量精度。利用孔底反向注浆回填预制回填料法，尽量保证测量孔回填料与周边地层压缩模量的一致性，提高变形同步性以增加测量精度。尤其对于透水性差的岩层，反向压注回填料可以很好的排除钻孔留下的泥水泥浆，保证回填的密实。管口一定范围内的混凝土回填，起到密封作用，避免漏气漏浆而影响施工进度和地面行车及人员安全。
综上所述，本发明是一种施工安全好、测量精度高、功能多、节约耗材、减少工程量的深层岩体或土体水平及竖向变形联合测试方法。
附图说明
图1为本发明联合测试管布设整体示意图。
图2为本发明竖向沉降磁环及PVC管连接处示意图。
图中：1、联合测量钻孔；2、联合测试管底盖；3、联合测试管；4、外连接套管；5、竖向沉降磁环；5-1、橡胶弹簧套；5-2、定位环；6、注浆软管；7、预制回填料压浆机；8、顶盖；9、保护桶盖。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，本发明涉及一种深层岩体或土体水平及竖向变形联合测试方法，包括测试孔钻取、深层岩体或土体水平及竖向位移联合测试装置安装、测试孔回填及保护和仪器测量。首先，利用钻孔机在设计测点上钻取一定深度的直径为108mm的联合测试钻孔1，并收集钻孔岩芯或土芯测试其压缩模量；然后安装深层岩体或土体水平及竖向位移联合测试装置，安装步骤包括第一根PVC管制成的联合测试管3的联合测试管底盖2的安装，用胶带把注浆软管6一头与联合测试管3的管端并齐固定，用外连接套管4连接具有内部凹槽的测试管组成联合测试管3，具有内部凹槽的测试管为直径为53mm，长度为2m的PVC管，根据测孔设计深度调整连接根数，测试管内部设有“十”字交叉凹槽为测斜仪探头滚轮导槽。在每个连接处的外连接套管4上安装竖向沉降磁环5。竖向沉降磁环5通过两头的定位环5-2圈着竖向沉降磁环5上的橡胶弹簧套5-1而固定。橡胶弹簧套5-1为桶状，上下两部分分别与竖向沉降磁环5上下面无缝联结，橡胶弹簧套5-1受力在上下滑动≥±30mm范围内伸缩，保证竖向沉降磁环具有合适的量程。竖向沉降磁环5两端定位环套在橡胶弹簧套5-1两端，其内径能调节，并通过螺丝紧固，保证竖向沉降磁环5整体与联合测试管3形成密闭的空腔，防止杂物进入而影响竖向沉降磁环5自由的随周边岩体或土体同步变形。竖向沉降磁环5的两端定位环常定位于联合测试管3外连接管两端，即相邻的竖向沉降磁环5间距为单根管长2m，起到外连接管4密封作用，防止杂物进入联合测试管3。逐步的重复上述步骤，过程中不断往联合测试管3中注满清水，下放到位置后旋转联合测试管3的角度，使联合测试管3内的“十”字凹槽任意一对平行于预期变形方向，并在联合测试管3的顶部安装顶盖8；接着利用压浆机7通过注浆软管6至联合测量钻孔1底部往上注入压缩模量与回填地层钻取岩芯或土芯的压缩模量相同或相近预制回填料，注浆过程中缓慢的提升注浆软管6，预制回填料的体积为Qi(i＝1、2……)：
其中：Hi为某同性岩土层的厚度；
R为测试钻孔1的实际内径；
r为联合测试管3外径。
当回填距管口1m左右时停止回填，待回填料沉降密实之后，用混凝土回填管口密封，联合测量钻孔1回填完毕之后在联合测量钻孔1的孔口安装保护筒盖9。最后，待测试装置稳定之后，分别用测斜仪和沉降仪测量深层岩体或土体水平和竖向位移。
本发明利用联合测试孔，将测试成本节约了一半，并且可以得到岩体或土体一个点的水平及竖向三维变形。同时新型竖向沉降磁环装置与回填方法可以极大地提高测试精度。能更好的满足各种要求高精度的安全监测工程，如运用到隧道、高边坡、深基坑及坝体的变形监测。
Claims (10)
1.一种深层岩体或土体水平及竖向变形联合测试方法，包括测试孔钻取、深层岩体或土体水平及竖向位移联合测试装置安装、测试孔回填及保护和仪器测量，其特征在于：所述的测试孔钻取步骤为利用钻孔机在设计测点上钻取一定深度的深孔，并收集钻孔岩芯或土芯测试其压缩模量，测试得到钻孔地层不同岩土层或土层的深度、厚度及压缩模量；所述的深层岩体或土体水平及竖向位移联合测试装置安装的步骤包括用外连接套管连接具有内部凹槽的测试管组成的联合测试管、竖向沉降磁环装置的安装和底盖及顶盖的安装，所述的竖向沉降磁环套在所述的联合测试管的外面并能在一定的范围内上下自由的滑动，根据设计要求把若干数量的竖向沉降磁环安装在一定的深度，安装时底盖固定密封好，联合测试管下放连接过程中不断往联合测试管内注入清水，保证联合测试管内外压力平衡；第一根联合测试管下放之前，用胶带把注浆软管一头与联合测试管的管端并齐固定松紧适宜，方便注浆过程中注浆软管的提升回收；所述测试孔回填步骤包括利用压浆机通过注浆软管至钻孔底部往上注入预制回填料；测试孔注入预制回填料时缓慢的提升注浆软管，当回填距管口0.8m～1.0m时停止回填，待回填料沉降密实之后，用混凝土回填管口密封，所述的测试孔保护包括所述测试孔回填完毕之后在钻孔口安装保护筒盖；所述的仪器测量包括分别用测斜仪和沉降仪测量深层岩体或土体水平和竖向位移。
2.根据权利要求1所述的深层岩体或土体水平及竖向变形联合测试方法，其特征在于：所述的测试孔钻取步骤为利用钻孔机在设计测点上钻取一定深度的直径为108mm深孔，并收集钻孔岩芯或土芯测试其压缩模量。
3.根据权利要求1所述的深层岩体或土体水平及竖向变形联合测试方法，其特征在于：所述的具有内部凹槽的测试管为直径为53mm，长度为2m的PVC管，根据测孔设计深度调整连接根数，所述的测试管内部设有“十”字交叉凹槽为测斜仪探头滚轮导槽。
4.根据权利要求1或2所述的深层岩体或土体水平及竖向变形联合测试方法，其特征在于：所述的外连接套管的内径等于所述的测试管的外径，并且所述的外连接套管的内部凸起与所述的测试管的外部凹槽咬合。
5.根据权利要求1或2所述的深层岩体或土体水平及竖向变形联合测试方法，其特征在于：所述的外连接套管的两端PVC管端头紧贴相对，并拧紧外连接套管两头的螺丝以固定。
6.根据权利要求1或2所述的深层岩体或土体水平及竖向变形联合测试方法，其特征在于：所述的竖向沉降磁环装置包括竖向沉降磁环、橡胶弹簧套和两端定位环，所述的橡胶弹簧套为桶状，上下两部分分别与所述的竖向沉降磁环上下面无缝联结，所述的橡胶弹簧套受力在上下滑动≥±30mm范围内伸缩，保证竖向沉降磁环具有合适的量程。
7.根据权利要求6所述的深层岩体或土体水平及竖向变形联合测试方法，其特征在于：所述的竖向沉降磁环两端定位环套在所述的橡胶弹簧套两端，其内径能调节，并通过螺丝紧固，保证所述的竖向沉降磁环整体与所述的联合测试管形成密闭的空腔，防止杂物进入而影响所述的竖向沉降磁环自由的随周边岩体或土体同步变形。
8.根据权利要求65所述的深层岩体或土体水平及竖向变形联合测试方法，其特征在于：所述的竖向沉降磁环的两端定位环常定位于所述的联合测试管外连接管两端，即相邻的所述的竖向沉降磁环间距为单根管长2m，起到外连接管密封作用，防止杂物进入联合测试管。
9.根据权利要求1或2所述的深层岩体或土体水平及竖向变形联合测试方法，其特征在于：所述的测试孔注入预制回填料的压缩模量与回填地层钻取岩芯或土芯的压缩模量相同或相近。
10.根据权利要求1或2所述的深层岩体或土体水平及竖向变形联合测试方法，其特征在于：所述的测试孔注入各种预制回填料的体积为Qi(i＝1、2……)：
其中：Hi为某同性岩土层的厚度；
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r为联合测试管外径。
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