CN107435325B - 可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置及其使用方法 - Google Patents

可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置及其使用方法，其包括多个圆管，圆管两端分别焊接有法兰盘，法兰盘和螺栓配合连接，使圆管竖直上下两两连接；并在各段圆管上分别套装用于检测地层沉降量的磁环以及用于检测孔隙水压力的孔隙水压力测头，孔隙水压力测头设置在外套在圆管上的外套筒内，外套筒与圆管间隙配合，其可沿圆管能够上下移动；地基处理结束后，在拔出整个装置时，法兰盘会抵挡住磁环，磁环抵挡住外套筒，以保证上拔圆管时，在法兰盘的作用下，将圆管上的所有磁环和外套筒全部带出土层，从而回收全部设备，能够节约成本。

Description

可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置及其使用方法
技术领域
本发明属于岩土工程监测领域的装置，具体的是涉及一种可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置及其使用方法。
背景技术
在土木工程领域地基处理工程中，为了及时掌握土体固结变形及强度增长情况，需要埋设相关仪器连续观测土体固结沉降及孔隙水压力的变化情况。
对于分层沉降观测，一般先将若干个磁环按一定间距套在塑料管上，然后采用钻孔法将塑料管埋设到土体中。地基处理过程中磁环随土体一起沉降，用分层沉降仪测出各个磁环的位置，进而计算各个土层的沉降量。
对于孔隙水压力观测，一般采用钻孔法将若干个孔隙水压力测头埋设在不同深度的土体，在地基处理期间用相应读数仪器测出各个测头的孔隙水压力值，进而得到各个土层的孔隙水压力变化情况。
现有的分层沉降和孔隙水压力观测方法基本能够满足地基处理的要求，但地基处理结束后埋入土体的孔隙水压力测头、分层沉降管及磁环等均不能回收，造成了较大的浪费。
因此开发一种可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置能够多次循环使用孔隙水压力测头、分层沉降管及磁环，从而节约成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置及其使用方法，既能满足地基处理的分层沉降和孔隙水压力观测要求，又能地基处理结束后回收孔隙水压力测头、分层沉降管及磁环节省成本。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置，包括多个圆管(3)，圆管(3)两端分别焊接有法兰盘(4)，法兰盘(4)和螺栓(9)配合连接，使圆管(3)竖直上下两两连接；
每个圆管(3)上均各自套设有一磁环(1)和一外套筒(2)，所述磁环(1)和分层沉降仪测相配合用于检测地层沉降量；所述外套筒(2)与圆管(3)间隙配合，以使其可以沿圆管(3)能够上下移动，外套筒(2)设置有内腔(6)，其上端开口，底端封闭，内腔中设置有孔隙水压力测头(5)，并填充有中粗砂，外套筒(2)的筒壁上设置有通孔，以使内腔(6)中的孔隙水压力测头(5)及中粗砂与外界土体连通；
在相连的圆管(3)的法兰盘(4)之间还设置有橡胶垫(8)，橡胶垫(8)上沿其径向设置有一通孔(12)，孔隙水压力测头(5)的线缆(7)通过橡胶垫(8)的径向通孔(12)穿入圆管(3)内并引出圆管(3)孔口。
在上述技术方案中，圆管(3)的长度根据实际土层分布及仪器布置确定，圆管(3)的长度为2-5m，圆管(3)的外径为80-120mm，内径为60-100mm。
在上述技术方案中，外套筒(2)靠近在法兰盘(4)下侧，磁环(1)位于外套筒(2)之下。
在上述技术方案中，为防止外套筒(2)内腔中的中粗砂漏出，在外套筒(2)外壁上还包袱有滤布(10)，进一步，优选为包袱有3层滤布(10)。
在上述技术方案中，橡胶垫(8)的内径等于圆管(3)的内径，橡胶垫(8)的外径等于法兰盘(4)的外径。
在上述技术方案中，外套筒(2)、圆管(3)、法兰盘(4)、螺栓(9)均采用奥氏体不锈钢制作，一方面防止其与磁环(1)产生吸引力，另一方面防止埋入土体腐蚀。
在上述技术方案中，线缆(7)与橡胶垫(8)接缝处、橡胶垫(8)与法兰盘(2)接缝处涂一层密封胶，防止漏气。
在上述技术方案中，线缆(7)在管外的外留长度为2-5m，不小于单个圆管(3)的长度与磁环(1)的厚度之差，以保证上拔圆管(3)时，外套筒(2)下滑至圆管(3)底端而不拉断线缆(7)。
可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置的使用方法：地基处理开始前，采用钻孔法将本发明可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置埋入土体内，并向圆管(3)与钻孔孔壁之间填充粘土球，防止土体沿圆管(3)管壁上下贯通；然后在地基处理过程中用分层沉降仪和孔隙水压力读数仪器分别测出不同时刻的分层沉降和孔隙水压力值；地基处理结束后，利用卷扬机或者振动打拔桩锤将圆管(3)整体拔出，在拔出的过程中，在土体的阻挡作用下，磁环(1)和外套筒(2)会沿圆管(3)向下相对移动，由于圆管(3)之间存在法兰盘(4)，法兰盘(4)的外径大于磁环(1)的内径，磁环(1)的外径大于外套筒(2)的内径，所以当磁环(1)和外套筒(2)沿圆管(3)向下移动到圆管(3)底端，法兰盘(4)会抵挡住磁环(1)，磁环(1)抵挡住外套筒(2)，以保证上拔圆管(3)时，在法兰盘(4)的作用下，将圆管(3)上的所有磁环(1)和外套筒(2)全部带出土层，从而回收全部设备。
本发明的优点和有益效果为：
本发明在各个圆管的两端设置法兰盘，通法兰盘使圆管竖直上下两两连接过，并在各段圆管上分别套装用于检测地层沉降量的磁环以及用于检测孔隙水压力的孔隙水压力测头(孔隙水压力测头设置在外套在圆管上的外套筒内，外套筒与圆管间隙配合，其可沿圆管能够上下移动)；地基处理结束后，在拔出整个装置时，法兰盘会抵挡住磁环，磁环抵挡住外套筒，以保证上拔圆管时，在法兰盘的作用下，将圆管上的所有磁环和外套筒全部带出土层，从而回收全部设备，能够节约成本。
同时孔隙水压力测头与周围土体相连通，上下土层的孔隙水压力测头不连通，保证了地基处理过程中各土层孔隙水压力测量的准确性。
附图说明
图1是本发明一种可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置的结构示意图，
图2是本发明中的橡胶垫的俯视图，
图3是本发明中的橡胶垫的侧视图。
其中：1为磁环，2为外套筒，3为圆管，4为法兰盘，5为孔隙水压力测头，6为内腔，7为线缆，8为橡胶垫，9为螺栓，10为滤布，11为螺栓孔，12为线缆穿孔。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，一种可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置，包括多个圆管3，圆管3两端分别焊接有法兰盘4，法兰盘4和螺栓9配合连接，使圆管3竖直上下两两连接；
圆管3的长度根据实际土层分布及仪器布置确定，本实施例中圆管3的长度为3m，圆管3的外径为100mm，内径为80mm；
每个圆管3上均各自套设有一磁环1和一外套筒2，外套筒2靠近在法兰盘4下侧，磁环1位于外套筒2之下。所述磁环1和分层沉降仪测相配合用于检测地层沉降量；所述外套筒2与圆管3间隙配合，其内径稍大于圆管3外径(本实施例中外套筒2内径为110mm)，以使其可以沿圆管3能够上下移动，外套筒2设置有内腔6，其上端开口，底端封闭，内腔中设置有孔隙水压力测头5，并填充有中粗砂(中粗砂即最大粒径小于30mm，且其中小于20mm的颗粒含量不少于85％；中粗砂在填充时应浸水饱和)，外套筒2的筒壁上还设置有孔径为10mm的通孔，以使内腔6中的孔隙水压力测头5及中粗砂与外界土体连通，为防止外套筒2内腔中的中粗砂漏出，在外套筒2外壁上还包袱有滤布10，优选为包袱有3层滤布10；
在相连的圆管3的法兰盘4之间还设置有橡胶垫8，参见附图2-3，橡胶垫8的内径等于圆管3的内径，橡胶垫8的外径等于法兰盘4的外径，橡胶垫8上设置有与螺栓配合的通孔11，且橡胶垫8上沿其径向设置有一通孔12，孔隙水压力测头5的线缆7通过橡胶垫8的径向通孔12穿入圆管3内并引出圆管3孔口。
地基处理开始前，采用钻孔法将本发明可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置埋入土体内，并向圆管3与钻孔孔壁之间填充粘土球，防止土体沿圆管3管壁上下贯通；然后在地基处理过程中用分层沉降仪和孔隙水压力读数仪器分别测出不同时刻的分层沉降和孔隙水压力值；地基处理结束后，利用卷扬机或者振动打拔桩锤将圆管3整体拔出，在拔出的过程中，在土体的阻挡作用下，磁环1和外套筒2会沿圆管3向下相对移动，由于圆管3之间存在法兰盘4，法兰盘4的外径大于磁环1的内径，磁环1的外径大于外套筒2的内径，所以当磁环1和外套筒2沿圆管3向下移动到圆管3底端，法兰盘4会抵挡住磁环1，磁环1抵挡住外套筒2，以保证上拔圆管3时，在法兰盘4的作用下，将圆管3上的所有磁环1和外套筒2全部带出土层，从而回收全部设备。
在本实施例中，所述外套筒2、圆管3、法兰盘4、螺栓9均采用奥氏体不锈钢制作，一方面防止其与磁环1产生吸引力，另一方面防止埋入土体腐蚀。
在线缆7与橡胶垫8接缝处、橡胶垫8与法兰盘2接缝处涂一层密封胶，防止漏气。
线缆7在管外的外留长度为3m，应不小于单个圆管3的长度与磁环1的厚度之差，以保证上拔圆管3时，外套筒2下滑至圆管3底端而不拉断线缆7。
根据实际需要，可以将孔隙水压力测头替换成其他传感器测头。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置，其特征在于：包括多个圆管（3），圆管（3）两端分别焊接有法兰盘（4），法兰盘（4）和螺栓（9）配合连接，使圆管（3）竖直上下两两连接；
每个圆管（3）上均各自套设有一磁环（1）和一外套筒（2）；所述外套筒（2）与圆管（3）间隙配合，以使其可以沿圆管（3）能够上下移动，外套筒（2）设置有内腔（6），其上端开口，底端封闭，内腔中设置有孔隙水压力测头（5），并填充有中粗砂，外套筒（2）的筒壁上设置有通孔，以使内腔（6）中的孔隙水压力测头（5）及中粗砂与外界土体连通；
在相连的圆管（3）的法兰盘（4）之间还设置有橡胶垫（8），橡胶垫（8）上沿其径向设置有一通孔（12），孔隙水压力测头（5）的线缆（7）通过橡胶垫（8）的径向通孔（12）穿入圆管（3）内并引出圆管（3）孔口；
所述的可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置的使用方法：地基处理开始前，采用钻孔法将该可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置埋入土体内，并向圆管（3）与钻孔孔壁之间填充粘土球，防止土体沿圆管（3）管壁上下贯通；然后在地基处理过程中用分层沉降仪和孔隙水压力读数仪器分别测出不同时刻的分层沉降和孔隙水压力值；地基处理结束后，利用卷扬机或者振动打拔桩锤将圆管（3）整体拔出，在拔出的过程中，在土体的阻挡作用下，磁环（1）和外套筒（2）会沿圆管（3）向下相对移动，由于圆管（3）之间存在法兰盘（4），法兰盘（4）的外径大于磁环（1）的内径，磁环（1）的外径大于外套筒（2）的内径，所以当磁环（1）和外套筒（2）沿圆管（3）向下移动到圆管（3）底端，法兰盘（4）会抵挡住磁环（1），磁环（1）抵挡住外套筒（2），以保证上拔圆管（3）时，在法兰盘（4）的作用下，将圆管（3）上的所有磁环（1）和外套筒（2）全部带出土层，从而回收全部设备。
2.根据权利要求 1 所述的可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置，其特征在于：圆管（3）的长度根据实际土层分布及仪器布置确定，圆管（3）的长度为 2-5m，圆管（3）的外径为 80-120mm，内径为 60-100mm。
3.根据权利要求 1 所述的可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置，其特征在于：外套筒（2）靠近在法兰盘（4）下侧，磁环（1）位于外套筒（2）之下。
4.根据权利要求 1 所述的可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置，其特征在于：为防止外套筒（2）内腔中的中粗砂漏出，在外套筒（2）外壁上还包袱有滤布（10）。
5.根据权利要求 4 所述的可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置，其特征在于：外套筒（2）外壁上包袱有 3 层滤布（10）。
6.根据权利要求 1 所述的可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置，其特征在于：橡胶垫（8）的内径等于圆管（3）的内径，橡胶垫（8）的外径等于法兰盘（4）的外径。
7.根据权利要求 1 所述的可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置，其特征在于：外套筒（2）、圆管（3）、法兰盘（4）、螺栓（9）均采用奥氏体不锈钢制作。
8.根据权利要求 1 所述的可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置，其特征在于：线缆（7）与橡胶垫（8）接缝处、橡胶垫（8）与法兰盘（4）接缝处涂一层密封胶。
9.根据权利要求 1 所述的可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置，其特征在于：线缆（7）在管外的外留长度为 2-5m，不小于单个圆管（3）的长度与磁环（1）的厚度之差。
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