CN109946012B - 用于地层土体内水压测量的装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

用于地层土体内水压测量的装置及测量方法，包括测量部件和顶进杆两部分。测量部件最前端为一圆锥形尖端，后部为一圆筒形外壳，圆筒形外壳侧面具有一矩形开口。测量部件后端与顶进杆相连。矩形开口为水压测试区域，由外到内包括防护网、防护板、水压测试膜、应变传感器。防护网的主要作用是过滤土层中的杂质，防护板主要用来保护水压测试膜，水压测试膜与其后的应变传感器连在一起测水压。进行水压测试时防护板打开，测试完则关闭。测量方法步骤为：（1）将测量部件顶进到需要测水压的土体深度。（2）打开防护板，进行水压测量。（3）测量完成后关闭防护板，拔出测量装置。（4）封堵水压测孔，清洗水压测试装置。

Description

用于地层土体内水压测量的装置及测量方法

技术领域

本发明涉及地层土体内水压力的测量技术。

背景技术

在现今地下工程及其他工程的基础施工过程中，往往会涉及到地下水的问题。有些地下水由地面渗入，水压很小，有的则是具有较大水压力的承压水。对于这种含有承压水的地层，在进行土体开挖等施工前，往往需要先测定该地层一定深度内的水压，需要根据水压选定施工方法或采取一定的措施。否则一旦开挖，则可能出现突水涌水现象，给工程施工带来很大的麻烦，因此进行地层内水压的测试则非常关键。而现阶段进行土体内水压测试往往采用明挖预埋压力盒的方式，既不实用也起不到作用，无法满足工程施工时需预先测定水压的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于地层土体内水压测量的装置及测量方法。

本发明是用于地层土体内水压测量的装置及测量方法，用于地层土体内水压测量的装置，包括测量部件1、顶进杆2两部分，测量部件1的最前端为一圆锥形尖端3，圆锥形尖端3在顶推力的作用下能够顶进土体；测量部件1的后部为一圆筒形外壳4，圆筒形外壳4侧面具有一矩形开口5；测量部件1后端与顶进杆2相连。

采用上述用于地层土体内水压测量的装置的测量方法，其步骤为：

（1）选定需要测量水压的具体位置，确定需要测水压的深度值，并将深度值由浅入深进行编号；将水压测量装置的顶进杆与地层表面垂直放置，以人工或机械方式将测量部件1顶进到需测量水位的第一深度，即最浅的深度；

（2）通过无线控制打开应变传感器9和数据采集器12的电源；3分钟以后，将水压测试装置的防护板7打开，静停6分钟，进行应变值采集，并进行水压值的计算；

（3）测完第一深度的水压后，关闭应变传感器9和数据采集器12的电源，然后关闭防护板7，并将测量部件1顶进到第二深度位置；

（4）重复步骤（2），对第二深度位置进行水压测试，然后重复步骤（3），将测试部位顶进到第三深度位置；然后依次重复，直到测到最深部位的水压值；

（5）将水压测试装置从地层中慢慢向外拔出，拔出时注意观察是否会出现涌水现象，并根据具体情况确定是否要对测水压的孔进行封堵；

（6）将水压测试装置进行清洗，以备下次使用。

本发明的有益效果是：测水压装置可以通过人工或者机械的方法将其顶进到土体下一定深度内进行水压测试，以避免在施工过程中由于地下水水压的突然增大造成突水涌水而给工程施工带来麻烦。从而可以节省时间、降低成本，更提高了施工过程中的安全性，大大降低了施工难度。专利的结构形式比较简单，实用性强，可以有效地测量出不同地层深度的水压，而且节省工期，也不会产生环境污染，经济效益显著。

附图说明

图1为水压测量装置立面图，图2为 A-A断面图，图3为B-B断面图，图4为C-C断面图，图5为D-D断面图，图6为测量部件立体图，图7为单节顶进杆立体图，图8为E-E断面图。

具体实施方式

本发明是用于地层土体内水压测量的装置及测量方法，如图1所述，用于地层土体内水压测量的装置，包括测量部件1、顶进杆2两部分，测量部件1最前端为一圆锥形尖端3，圆锥形尖端3在顶推力的作用下能够顶进土体；测量部件1后部为一圆筒形外壳4，圆筒形外壳4侧面具有一矩形开口5；测量部件1后端与顶进杆2相连。

如图1、图3所示，矩形开口5由外到内包括以下几层：防护网6、防护板7、水压测试膜8、应变传感器9；防护网6过滤土层中的杂质，使水进入防护网6内而将杂质隔离到防护网6以外；防护板7主要用来保护测量部件1的内部的水压测试膜8；应变传感器9一端通过连接杆10固定在水压测试膜8上，另一端通过连接杆10固定在圆筒形外壳4内壁上；应变传感器9通过数据线11与数据采集器12相连接，数据采集器12通过连接杆10固定在圆筒形外壳4内壁上。

如图1~图3所示，水压测试膜8为矩形的薄膜，四周通过连接框13与圆筒形外壳4的内壁相连；地下水的水压会使水压测试膜8向内侧凹进，凹进的尺寸取决于地下水的水压；水压测试膜8内侧连着应变传感器9，应变传感器9能精确地测出水压测试膜8凹进的尺寸数据，并将该数据通过数据线11传到数据采集器12，并由数据采集器12进行采集和无线传输，通过该数据能进行水压值的计算。

如图1~图6所示，防护板7的外表面紧贴着圆筒形外壳4的内表面，并且防护板7在其平行于测量部件1的纵轴线两边上设有滑道14，而在圆筒形外壳4内侧的相应部位设有滑槽15，防护板7能沿着滑槽15进行滑动；在防护板7的滑道上设有智能滑动推进装置16，该装置能在地面上进行无线控制，以推动防护板7沿圆筒形外壳4上的滑槽15进行滑动。

如图1~图8所示，顶进杆2为圆杆，顶进杆2的外径与测量部件1的外径相同；顶进杆2端部有连接螺栓17和螺套18，当测量水压的深度较深时可将多节顶进杆相连接；测量部件1后部有连接螺栓17，能与顶进杆2的螺套18连接在一起。

采用以上所述的用于地层土体内水压测量的装置的测量方法，如图1~图8所示，其步骤为：

（1）选定需要测量水压的具体位置，确定需要测水压的深度值，并将深度值由浅入深进行编号；将水压测量装置的顶进杆与地层表面垂直放置，以人工或机械方式将测量部件1顶进到需测量水位的第一个深度，也就是最浅的深度；

（2）通过无线控制打开应变传感器9和数据采集器12的电源；3分钟以后，将水压测试装置的防护板7打开，静停6分钟，进行应变值采集，并进行水压值的计算；

（3）测完第一深度的水压后，关闭应变传感器9和数据采集器12的电源，然后关闭防护板7，并将测量部件1顶进到第二深度位置；

（4）重复步骤（2），对第二深度位置进行水压测试，然后重复步骤（3），将测量部件1顶进到第三深度位置；然后依次重复，直到测到最深部位的水压值；

（5）将水压测试装置从地层中慢慢向外拔出，拔出时注意观察是否会出现涌水现象，并根据具体情况确定是否要对测水压的孔进行封堵；

（6）将水压测试装置进行清洗，以备下次使用。

下面结合附图对本发明的内容进行进一步的展开，如图1~图8所示：

（1）测量装置包括测量部件1、顶进杆2两部分。测量部件1最前端为一圆锥形尖端3，圆锥形尖端3的作用是在顶推力的作用下顶进土体；测量部件1后部为一圆筒形外壳4，圆筒形外壳4侧面具有一矩形开口5。测量部件1后端与顶进杆2相连；

（2）矩形开口5为水压测试区域，由外到内包括以下几层：防护网6、防护板7、水压测试膜8、应变传感器9。防护网6的主要作用是过滤土层中的杂质，使水进入防护网6内而将杂质隔离到防护网6以外。防护板7主要用来保护测量部件1的内部的水压测试膜8，当进行水压测量时则将防护板7开启，不进行测量时则将防护板7关闭。应变传感器9一端通过连接杆10固定在水压测试膜8上，另一端通过连接杆10固定在圆筒形外壳4内壁上。应变传感器9通过数据线11与数据采集器12相连接，数据采集器12通过连接杆10固定在圆筒形外壳4内壁上；

（3）水压测试膜8为矩形的薄膜，四周通过连接框13与圆筒形外壳4的内壁相连，同时阻止水进入圆筒形外壳内部。水压测试膜8与地下水接触后，地下水的水压会使水压测试膜8向内侧凹进，凹进的尺寸取决于地下水的水压。水压测试膜8内侧连着应变传感器9，应变传感器9可以精确地测出水压测试膜8凹进的尺寸数据，并将该数据通过数据线11传到数据采集器12，并由数据采集器12进行采集和无线传输，通过该数据可进行水压值的计算；

（4）防护板7的外表面紧贴着圆筒形外壳4的内表面，并且防护板7在其平行于测量部件1的纵轴线两边上设有滑道14，而在圆筒形外壳4内侧的相应部位设有滑槽15，以便防护板7可沿着滑槽15进行滑动；

（5）在防护板7的滑道上设有智能滑动推进装置16，该装置可在地面上进行无线控制，以推动防护板7沿圆筒形外壳4上的滑槽15进行滑动；

（6）顶进杆2为圆杆，顶进杆2的外径与测量部件1的外径相同。顶进杆2端部有连接螺栓17和螺套18，当测量水压的深度较深时可将多节顶进杆相连接。测量部件1后部有连接螺栓17，能与顶进杆2的螺套18连接在一起。

本发明的测量方法，如图1~图8所示：

（1）选定需要测量水压的具体位置，确定需要测水压的深度值，并将深度值由浅入深进行编号。将水压测量装置的顶进杆与地层表面垂直放置，以人工或机械方式将测量部件1顶进到需测量水位的第一深度，也就是最浅的深度；

（2）通过无线控制打开应变传感器9和数据采集器12的电源。3分钟以后，将水压测试装置的防护板7打开，静停6分钟，进行应变值采集，并进行水压值的计算；

（3）测完第一深度的水压后，关闭应变传感器9和数据采集器12的电源，然后关闭防护板7，并将测量部件1顶进到第二深度位置；

（4）重复步骤（2），对第二深度位置进行水压测试，然后重复步骤（3），将测试部位顶进到第三深度位置。然后依次重复，直到测到最深部位的水压值；

（5）将水压测试装置从地层中慢慢向外拔出，拔出时注意观察是否会出现涌水现象，并根据具体情况确定是否要对测水压的孔进行封堵；

（6）将水压测试装置进行清洗，以备下次使用。

Claims (4)

1.用于地层土体内水压测量的装置，包括测量部件（1）、顶进杆（2）两部分，其特征在于，测量部件（1）的最前端为一圆锥形尖端（3），圆锥形尖端（3）在顶推力的作用下能够顶进土体；测量部件（1）的后部为一圆筒形外壳（4），圆筒形外壳（4）侧面具有一矩形开口（5）；测量部件（1）后端与顶进杆（2）相连；矩形开口（5）由外到内包括以下几层：防护网（6）、防护板（7）、水压测试膜（8）、应变传感器（9）；防护网（6）过滤土层中的杂质，使水进入防护网（6）内而将杂质隔离到防护网（6）以外；防护板（7）主要用来保护测量部件（1）的内部的水压测试膜（8）；应变传感器（9）一端通过连接杆（10）固定在水压测试膜（8）上，另一端通过连接杆（10）固定在圆筒形外壳（4）内壁上；应变传感器（9）通过数据线（11）与数据采集器（12）相连接，数据采集器（12）通过连接杆（10）固定在圆筒形外壳（4）内壁上；防护板（7）的外表面紧贴着圆筒形外壳（4）的内表面，并且防护板（7）在其平行于测量部件（1）的纵轴线两边上设有滑道（14），而在圆筒形外壳（4）内侧的相应部位设有滑槽（15），防护板（7）可沿着滑槽（15）进行滑动；在防护板（7）的滑道上设有智能滑动推进装置（16），能在地面上进行无线控制，以推动防护板（7）沿圆筒形外壳（4）上的滑槽（15）进行滑动。

2.根据权利要求1所述的用于地层土体内水压测量的装置，其特征在于，水压测试膜（8）为矩形的薄膜，四周通过连接框（13）与圆筒形外壳（4）的内壁相连；地下水的水压使水压测试膜（8）向内侧凹进，凹进的尺寸取决于地下水的水压；水压测试膜（8）内侧连着应变传感器（9），应变传感器（9）精确地测出水压测试膜（8）凹进的尺寸数据，并将该尺寸数据通过数据线（11）传到数据采集器（12），并由数据采集器（12）进行采集和无线传输，通过该尺寸数据能进行水压值的计算。

3.根据权利要求1所述的用于地层土体内水压测量的装置，其特征在于，顶进杆（2）为圆杆，顶进杆（2）的外径与测量部件（1）的外径相同；顶进杆（2）端部有连接螺栓（17）和螺套（18），当测量水压的深度较深时将多节顶进杆相连接；测量部件（1）后部有连接螺栓（17），与顶进杆（2）的螺套（18）连接在一起。

4.采用权利要求1所述用于地层土体内水压测量的装置的测量方法，其特征在于，其步骤为：

（1）选定需要测量水压的具体位置，确定需要测水压的深度值，并将深度值由浅入深进行编号；将水压测量装置的顶进杆与地层表面垂直放置，以人工或机械方式将测量部件（1）顶进到需测量水位的第一深度，即最浅的深度；

（2）通过无线控制打开应变传感器（9）和数据采集器（12）的电源；3分钟以后，将水压测试装置的防护板（7）打开，静停6分钟，进行应变值采集，并进行水压值的计算；

（3）测完第一深度的水压后，关闭应变传感器（9）和数据采集器（12）的电源，然后关闭防护板（7），并将测量部件（1）顶进到第二深度位置；

（4）重复步骤（2），对第二深度位置进行水压测试，然后重复步骤（3），将测试部位顶进到第三深度位置；然后依次重复，直到测到最深部位的水压值；

（5）将水压测试装置从地层中慢慢向外拔出，拔出时注意观察是否会出现涌水现象，并根据具体情况确定是否要对测水压的孔进行封堵；

（6）将水压测试装置进行清洗，以备下次使用。

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