CN108756865B - 一种高压单腔式旁压仪探头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高压单腔式旁压仪探头，包括空心钢管和圆柱形橡胶膜，空心钢管上焊接着相对的两刚性圆环片，空心钢管穿过橡胶膜，橡胶膜两端分别粘接于两刚性圆环片内端面，空心钢管与橡胶膜之间形成测量腔，橡胶膜外壁上粘接着若干竖直的条状钢片，所有钢片两端均于橡胶膜的两端设有折弯部，空心钢管两端均螺纹连接一拼帽，两拼帽分别压紧两刚性圆环片，所有钢片两端的折弯部向上抵住拼帽，空心钢管内设有与测量腔连通的水管路，通过水管路对测量腔内注水，测量测量腔内压力。本发明的有益效果：钢片抑止了旁压仪探头向两端的膨胀，使旁压仪探头只能实现径向膨胀，测量结果更加真实准确，满足旁压试验对弹性膜的苛刻要求，避免频繁更换弹性膜。
Description
技术领域
本发明涉及地质勘察技术领域，尤其涉及一种高压单腔式旁压仪探头。
背景技术
旁压试验是岩土工程中广泛应用的原位测试手段之一，在深部地层勘察中使用频繁。旁压试验的基本原理是利用钻杆在测试地层形成钻孔，然后将旁压仪探头放至旁压试验孔，向旁压器探头内注入水，使得旁压仪探头弹性膜向外扩张挤压周边的砂砾石层，并测定压力与变形的关系曲线，获得接触压力、临塑压力和极限压力，以评定地基土的承载力。现有单腔式旁压仪探头是在圆柱形空心金属管外套上一层弹性膜，通过拼帽使得弹性膜两端能够通过内压紧圈和外压紧圈进行密封固定，与中间的钢管外围共同形成测量腔，测量腔通过水管线与外部加压系统连通，通过另外一套压力调节系统对旁压仪探头测量腔进行压力调控。主要存在的问题是在实际测量的过程中，测量腔压力过大将导致弹性膜出现径向膨胀以及向旁压仪探头两端膨胀的现象，由于在实际操作中向旁压仪探头两端的膨胀很难测得真实的体积变化，以至于导致测量结果以及后面其他相关数据计算的准确度大幅度下降，且测量腔压力越大，准确度越低，另外，在进行若干次旁压试验后，弹性膜的性能会发生变化，需及时跟换弹性膜，试验成本大大提高。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种高压单腔式旁压仪探头。
本发明的实施例提供一种高压单腔式旁压仪探头，包括空心钢管和圆柱形橡胶膜，所述空心钢管上焊接着相对的两刚性圆环片，所述空心钢管穿过所述橡胶膜，所述橡胶膜两端分别粘接于两所述刚性圆环片内端面，所述空心钢管与所述橡胶膜之间形成测量腔，所述橡胶膜外壁上粘接着若干竖直的条状钢片，所有钢片两端均于所述橡胶膜的两端设有折弯部，所述空心钢管两端均螺纹连接一拼帽，两所述拼帽分别压紧两所述刚性圆环片，所有钢片两端的折弯部抵住所述拼帽，所述空心钢管内设有与所述测量腔连通的水管路，通过所述水管路对所述测量腔内注水，测量所述测量腔内压力。
进一步地，所有钢片的外表面还包裹着弹性膜，两所述刚性圆环片的外端面上均设有卡槽，所述卡槽内均安装着固定垫圈，所述弹性膜的两端分别贴紧两所述固定垫圈且被所述拼帽压紧。
进一步地，所述钢片的数量为6～8片。
进一步地，所有钢片围绕所述橡胶膜均匀分布。
进一步地，所述橡胶膜两端分别用冷硫化胶结剂粘接于两所述刚性圆环片内端面，所有钢片与所述橡胶膜之间用冷硫化胶结剂粘接。
进一步地，所述空心钢管与两所述刚性圆环片一体成型。
进一步地，所述折弯部的长度小于所述拼帽半径与刚性圆环片半径差值。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的高压单腔式旁压仪探头，由高弹性橡胶膜和钢片构成内膜，既满足高压作用向外膨胀挤压周围土层的需求，同时通过钢片很好的抑止了旁压仪探头向两端的膨胀，使旁压仪探头只能实现径向膨胀，测量腔的体积变化测量更加真实，得到的测量数据更加准确；另外，弹性膜作为外膜，随测量腔膨胀而膨胀，防止内膜受孔壁坚硬破碎岩石割破，相比已有单腔式旁压仪探头，该弹性膜的制作要求较低，因此降低了每次更换弹性膜的成本。
附图说明
图1是本发明一种高压单腔式旁压仪探头的示意图。
图中：1-弹性膜、2-空心钢管、3-钢片、4-固定垫圈、5-刚性圆环片、6-橡胶膜、7-拼帽、8-水管路、9-测量腔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种高压单腔式旁压仪探头，包括空心钢管2和圆柱形橡胶膜6，所述空心钢管2上焊接着相对的两刚性圆环片5，所述空心钢管2与两所述刚性圆环片6也可以一体成型，两所述刚性圆环片6之间距离不会在旁压试验中发生位移弯曲等形变，两所述刚性圆环片6的间距为旁压试验实际挤压土层的层厚；
所述空心钢管2穿过所述橡胶膜6，所述橡胶膜6两端分别用冷硫化胶结剂粘接于两所述刚性圆环片5内端面，所述空心钢管2与所述橡胶膜6之间形成测量腔9，所述橡胶膜6圆周上用冷硫化胶结剂粘接着若干竖直的6～8片条状钢片3，所有钢片3围绕所述橡胶膜6均匀分布，能够在所述橡胶膜6外围形成完整的钢筒，所述橡胶膜6与其外围的钢片3一起构成内膜，满足试验中内膜受高压作用向外膨胀挤压周围土层的需求，所有钢片3两端均于所述橡胶膜6的两端设有弯折成90°的折弯部，所述空心钢管2两端均螺纹连接一拼帽7，两所述拼帽7分别压紧两所述刚性圆环片5且将各所述折弯部夹住，所有钢片3两端的折弯部抵住所述拼帽7，所述折弯部的长度小于所述拼帽7半径与刚性圆环片5半径差值，既能抑制所述橡胶膜6的轴向变形，又不影响所述橡胶膜6的径向变形，选用冷硫化胶结剂作为粘接剂，具有防水性、高强度、粘结金属和橡胶的能力强的特征，使得向旁压仪探头注水的过程中粘接部位不会发生破坏，保证了测量腔9的密封性能；
所有钢片3的外表面还包裹着弹性膜1，两所述刚性圆环片5的外端面上均设有卡槽，所述弹性膜1的两端分别贴紧卡槽，所述卡槽内均安装着固定垫圈4压紧弹性膜1，两所述固定垫圈4且被所述拼帽7压紧，防止弹性膜1在旁压试验过程中两端松动甚至脱落，所述弹性膜1构成旁压仪探头的外膜，主要作用是对内膜的保护，对弹性膜1的要求相对较低，保证弹性膜1在高压膨胀的过程中能固定在旁压仪探头外侧不脱落、不发生破损。
所述空心钢管2内设有与所述测量腔9连通的水管路8，旁压试验时与多功能勘探一体车配合使用，多功能勘探一体车通过所述水管路8对所述测量腔9内注水将压力传递至测量腔9，测量腔9发生膨胀，橡胶膜5与覆盖在其外侧钢片3构成的内膜向外扩张，在扩张的过程中位于刚性圆环片5和拼帽7中间的钢片3的弯折部被抑止了向旁压仪探头两侧的移动，内膜只有沿旁压仪探头径向向外部扩张，因此测量腔9的体积变化只有沿旁压仪探头径向膨胀引起的体积变化，从而得到压力与位移变形间的关系曲线，得到地基土层相关参数。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高压单腔式旁压仪探头，其特征在于：包括空心钢管和圆柱形橡胶膜，所述空心钢管上焊接着相对的两刚性圆环片，所述空心钢管穿过所述橡胶膜，所述橡胶膜两端分别粘接于两所述刚性圆环片内端面，所述空心钢管与所述橡胶膜之间形成测量腔，所述橡胶膜外壁上粘接着若干竖直的条状钢片，所有钢片两端均于所述橡胶膜的两端设有折弯部，所述空心钢管两端均螺纹连接一拼帽，所有钢片两端的折弯部抵住所述拼帽，两所述拼帽分别压紧两所述刚性圆环片且将各所述折弯部夹住，使所述测量腔只能实现径向膨胀，所述空心钢管内设有与所述测量腔连通的水管路，通过所述水管路对所述测量腔内注水，测量所述测量腔内压力，所有钢片的外表面还包裹着弹性膜，两所述刚性圆环片的外端面上均设有卡槽，所述卡槽内均安装着固定垫圈，所述弹性膜的两端分别贴紧两所述固定垫圈且被所述拼帽压紧。
2.如权利要求1所述的一种高压单腔式旁压仪探头，其特征在于：所述钢片的数量为6～8片。
3.如权利要求1所述的一种高压单腔式旁压仪探头，其特征在于：所有钢片围绕所述橡胶膜均匀分布。
4.权利要求1所述的一种高压单腔式旁压仪探头，其特征在于：所述橡胶膜两端分别用冷硫化胶结剂粘接于两所述刚性圆环片内端面，所有钢片与所述橡胶膜之间用冷硫化胶结剂粘接。
5.权利要求1所述的一种高压单腔式旁压仪探头，其特征在于：所述空心钢管与两所述刚性圆环片一体成型。
6.权利要求1所述的一种高压单腔式旁压仪探头，其特征在于：所述折弯部的长度小于所述拼帽半径与所述刚性圆环片半径差值。
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