CN111912562B - 一种适用于深厚淤泥层的土压力测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于深厚淤泥层的土压力测试装置及其测试方法，包括可拆卸连接的孔管与孔管锥头，所述孔管的底部侧壁上开设有固定孔，下放管的直径小于所述孔管直径，并可伸入所述孔管内部，土压力计沿所述孔管长度方向间隔布置于所述下放管上，孔管拔除装置用于将孔管从土层中拔除。该装置适用于深厚淤泥层及流塑状软土层的土压力测试，很好解决了难以成孔地层土压力计布设问题。

Description

一种适用于深厚淤泥层的土压力测试装置及其测试方法

技术领域

本发明属于土木工程监测技术领域，具体涉及一种适用于深厚淤泥层的土压力测试装置及其测试方法。

背景技术

我国东南沿海地区存着大面积的深厚淤泥地层，该类土体具有孔隙比大、天然含水量高、渗透性低、强度低且压缩性高等特性，严重限制了道路、桥梁、房屋等基础设施的建设。此外，近年来对海岸滩涂地带也在加大利用力度，海岸滩涂多为含水量大的流塑状淤泥土。如果软土地基处理不当可能造成基础承载力不足、沉降量过大或沉降不均匀等工程问题。很多工程需要进行土层应力和孔隙水压力监测。但深厚淤泥土层难以使用钻孔方法埋设土压力计，因为在流塑状的淤泥土层钻孔成型难度极大。明确深厚淤泥地层的土压力对工程的设计和建设极为重要。专利CN103924572A公布了一种深厚淤泥土层中土压力计的埋设装置及测试方法，但这种方法还是需要在深厚淤泥图土层中进行钻孔，当钻孔失败时，该方法也无法实现土压力计的埋设。当前还没能够很好实现这种工况下的土压力测量的装置。因此需要针对这种工况提出一种更为可靠的装置和方法。

基于上述情况，本发明提出了一种适用于深厚淤泥层的土压力测试装置及其测试方法，可有效解决以上问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种适用于深厚淤泥层的土压力测试装置及其测试方法。该装置适用于深厚淤泥层及流塑状软土层的土压力测试，很好解决了难以成孔地层土压力计布设问题。

为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：

一种适用于深厚淤泥层的土压力测试装置，包括：

孔管，所述孔管的底部侧壁上开设有固定孔；

下放管，其直径小于所述孔管直径，并可伸入所述孔管内部；

土压力计，沿所述孔管长度方向间隔布置于所述下放管上；

孔管拔除装置，用于将孔管从土层中拔除；

孔管锥头，其包括圆锥头，和固设于所述圆锥头顶面并与所述孔管内壁配合连接的连接板，和平行于所述连接板的立杆，和可沿所述立杆上下移动的套杆，和设于所述套杆下方的弹簧，以及分别与所述套杆的两端活动连接的销钉；所述连接板上开设有与所述固定孔对应的通孔，且所述销钉的端部可穿过通孔并插入固定孔中将孔管锥头与孔管紧固连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述孔管拔除装置包括钢支架，和设置于所述钢支架顶角的卷扬机，和设置于所述钢支架中下部的锁管器，以及连接卷扬机与锁管器的钢丝绳；所述卷扬机可通过收卷钢丝绳向上提升锁管器以实现孔管的拔除。

作为本发明的一种优选技术方案，所述钢丝绳穿线成W型。

作为本发明的一种优选技术方案，所述立杆顶部设置有限位块，且所述限位块的底高程与通孔的顶高程平齐。

作为本发明的一种优选技术方案，所述土压力计通过塑料固定器与下放管固定连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述土压力计可水平放置和/或垂直放置，用于竖向土压力和水平土压力的测试。

作为本发明的一种优选技术方案，所述孔管与下放管均由多段管道通过螺纹连接组成。

本发明还提供了一种适用于深厚淤泥层的土压力测试装置的测试方法，包括如下步骤：

①装置安装：将孔管锥头固定在孔管的端部上，将土压力计通过塑料固定器固定于下放管上，并连接好缆线；

②孔管下插：在预定的位置将装有孔管锥头的孔管插入土层中，可通过锤击或震动方式将孔管插入地下，多段孔管通过螺纹连接，直到到达预定深度，孔管需要漏出地面一段长度；

③下放土压力计：将装有土压力计的下放管插入孔管中，直至下放管的底部达到孔管底，下放管应比孔管高出一段长度；如需下放管较长，可在下放过程中分段连接，并及时安装相应的土压力计；

④孔管拔除：连接好所有缆线后，并且土压力计可以正常工作，通过用力下压下放管使得销钉从固定孔中脱出，可使得孔管锥头与孔管脱离；然后将孔管拔除装置安装在孔管的正上方，将孔管拔出，拔管时随时观察土压力计能否正常工作，避免拔出过程损坏土压力计；

⑤压力测试：待孔管拔除工作完成后，流塑状淤泥会快速掩埋土压力计，等待一段时间即可进行土压力测试。

作为本发明的一种优选技术方案，所述孔管需要漏出地面0.5m以上。

作为本发明的一种优选技术方案，所述下放管应比孔管高出0.5m以上。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

1、流塑状或软塑状的淤泥土层难以成孔，常规方法无法实现深部土压力的测量，该装置可以很好适用于流塑状或软塑状的淤泥土层。

2、该装置的安装无需进行钻孔，无需借助于钻机施工，极大的降低了施工费用和施工周期，提高了工作效率。

3、该装置可以实现更深部地层的土压力测试，而且便于竖向压力计和水平压力计的埋设。

附图说明

图1是本发明所述的孔管锥头与孔管的结构示意图；

图2是本发明安装土压力计后的结构示意图；

图3是本发明所述的孔管拔除装置的结构示意图；

图4是本发明所述的孔管拔除装置的俯视结构示意图；

图5是本发明所述的孔管拔除装置的侧视结构示意图；

图6是本发明的安装工序的流程示意图。

附图标记：1、孔管锥头，11、圆锥头，12、连接板，13、立杆，14、套杆，15、弹簧、16、销钉，17、通孔，18、限位块，2、孔管，21、固定孔，3、下放管；4、土压力计；5、孔管拔除装置，51、钢支架，52、卷扬机，53、锁管器，54、钢丝绳；6、塑料固定器，①、孔管和孔管锥头安装示意图，②、孔管和孔管锥头下插示意图，③、下放土压力计示意图，④、孔管拔除示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

如图1至6所示，一种适用于深厚淤泥层的土压力测试装置，包括孔管2，所述孔管2的底部侧壁上开设有固定孔21；所述下放管3直径小于所述孔管2直径，并可伸入所述孔管2内部；所述土压力计4沿所述孔管2长度方向间隔布置于所述下放管3上，并通过塑料固定器6与下放管3固定连接；所述土压力计4可水平放置和/或垂直放置，用于竖向土压力和水平土压力的测试。所述孔管2采用普通无缝钢管，可通过螺纹连接调节孔管2的总长度。

具体的，所述孔管锥头1包括圆锥头11，和固设于所述圆锥头11顶面并与所述孔管2内壁配合连接的连接板12，和平行于所述连接板12的立杆13，和可沿所述立杆13上下移动的套杆14，和设于所述套杆14下方的弹簧15，以及分别与所述套杆14的两端活动连接的销钉16；所述连接板12上开设有与所述固定孔21对应的通孔17，且所述销钉16的端部可穿过通孔17并插入固定孔21中将孔管锥头1与孔管2紧固连接。所述立杆13顶部设置有限位块18，且所述限位块18的底高程与通孔17的顶高程平齐，可防止套杆14向上移动，确保销钉16插入固定孔21中的结构稳定性。当下压销钉16可以使孔管锥头1与孔管2快速脱离。

具体的，所述孔管拔除装置5，用于将孔管2从土层中拔除；所述孔管拔除装置5包括钢支架51，和设置于所述钢支架51顶角的卷扬机52，和设置于所述钢支架51中下部的锁管器53，以及连接卷扬机52与锁管器53的钢丝绳54；所述钢丝绳54穿线成W型，所述卷扬机52可通过收卷钢丝绳54向上提升锁管器53以实现孔管2的拔除。

本发明还提供一种适用于深厚淤泥层的土压力测试装置的测试方法，包括如下步骤：

①装置安装：将孔管锥头1固定在孔管2的端部上，将土压力计4通过塑料固定器6固定于下放管3上，并连接好缆线；

②孔管下插：在预定的位置将装有孔管锥头1的孔管2插入土层中，可通过锤击或震动方式将孔管2插入地下，多段孔管2通过螺纹连接，直到到达预定深度，孔管2需要漏出地面0.5m以上。

③下放土压力计：将装有土压力计4的下放管3插入孔管2中，直至下放管3的底部达到孔管2底，下放管3应比孔管2高出0.5m以上；如需下放管3较长，可在下放过程中分段连接，并及时安装相应的土压力计4；

④孔管拔除：连接好所有缆线后，并且土压力计4可以正常工作，通过用力下压下放管3使得销钉16从固定孔21中脱出，可使得孔管锥头1与孔管2脱离；将孔管拔除装置5安装在孔管2的正上方，将孔管2拔出，拔管时随时观察土压力计4能否正常工作，避免拔出过程损坏土压力计4；

⑤压力测试：待孔管2拔除工作完成后，流塑状淤泥会快速掩埋土压力计4，等待一段时间即可进行土压力测试。

依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的适用于深厚淤泥层的土压力测试装置及其测试方法，并且能够产生本发明所记载的积极效果。

如无特殊说明，本发明中，若有术语“延伸”、“底端”、“通长”、“平行”、“下”、“上”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于深厚淤泥层的土压力测试装置，其特征在于，包括：

孔管(2)，所述孔管(2)的底部侧壁上开设有固定孔(21)；

下放管(3)，其直径小于所述孔管(2)直径，并可伸入所述孔管(2)内部；

土压力计(4)，沿所述孔管(2)长度方向间隔布置于所述下放管(3)上；

孔管拔除装置(5)，用于将孔管(2)从淤泥层中拔除；

孔管锥头(1)，其包括圆锥头(11)，和固设于所述圆锥头(11)顶面并与所述孔管(2)内壁配合连接的连接板(12)，和平行于所述连接板(12)的立杆(13)，和可沿所述立杆(13)上下移动的套杆(14)，和设于所述套杆(14)下方的弹簧(15)，以及分别与所述套杆(14)的两端活动连接的销钉(16)；所述连接板(12)上开设有与所述固定孔(21)对应的通孔(17)，且所述销钉(16)的端部可穿过通孔(17)并插入固定孔(21)中将孔管锥头(1)与孔管(2)紧固连接。

2.根据权利要求1所述的适用于深厚淤泥层的土压力测试装置，其特征在于：所述孔管拔除装置(5)包括钢支架(51)，和设置于所述钢支架(51)顶角的卷扬机(52)，和设置于所述钢支架(51)中下部的锁管器(53)，以及连接卷扬机(52)与锁管器(53)的钢丝绳(54)；所述卷扬机(52)可通过收卷钢丝绳(54)向上提升锁管器(53)以实现孔管(2)的拔除。

3.根据权利要求2所述的适用于深厚淤泥层的土压力测试装置，其特征在于：所述钢丝绳(54)穿线成W型。

4.根据权利要求1所述的适用于深厚淤泥层的土压力测试装置，其特征在于：所述立杆(13)顶部设置有限位块(18)，且所述限位块(18)的底高程与通孔(17)的顶高程平齐。

5.根据权利要求1所述的适用于深厚淤泥层的土压力测试装置，其特征在于：所述土压力计(4)通过塑料固定器(6)与下放管(3)固定连接。

6.根据权利要求1所述的适用于深厚淤泥层的土压力测试装置，其特征在于：所述土压力计(4)可水平放置和/或垂直放置，用于竖向土压力和水平土压力的测试。

7.根据权利要求1所述的适用于深厚淤泥层的土压力测试装置，其特征在于：所述孔管(2)与下放管(3)均由多段管道通过螺纹连接组成。

8.一种如权利要求1～7任一项所述的适用于深厚淤泥层的土压力测试装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

①装置安装：将孔管锥头(1)固定在孔管(2)的端部上，将土压力计(4)通过塑料固定器(6)固定于下放管(3)上，并连接好缆线；

②孔管下插：在预定的位置将装有孔管锥头(1)的孔管(2)插入土层中，可通过锤击或震动方式将孔管(2)插入地下，多段孔管(2)通过螺纹连接，直到到达预定深度，孔管(2)需要漏出地面一段长度；

③下放土压力计：将装有土压力计(4)的下放管(3)插入孔管(2)中，直至下放管(3)的底部达到孔管(2)底，下放管(3)应比孔管(2)高出一段长度；如需下放管(3)较长，可在下放过程中分段连接，并及时安装相应的土压力计(4)；

④孔管拔除：连接好所有缆线后，并且土压力计(4)可以正常工作，通过用力下压下放管(3)使得销钉(16)从固定孔(21)中脱出，可使得孔管锥头(1)与孔管(2)脱离；然后将孔管拔除装置(5)安装在孔管(2)的正上方，将孔管(2)拔出，拔管时随时观察土压力计(4)能否正常工作，避免拔出过程损坏土压力计(4)；

⑤压力测试：待孔管(2)拔除工作完成后，流塑状淤泥会快速掩埋土压力计(4)，等待一段时间即可进行土压力测试。

9.根据权利要求8所述的适用于深厚淤泥层的土压力测试装置的测试方法，其特征在于：所述孔管(2)需要漏出地面0.5m以上。

10.根据权利要求8所述的适用于深厚淤泥层的土压力测试装置的测试方法，其特征在于：所述下放管(3)应比孔管(2)高出0.5m以上。

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