CN114622533A - 一种可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置及方法，包括：沉降管、仪器盒、沉降磁环和孔隙水压力测头；所述沉降管包括若干节相互连接的外钢管，所述外钢管的外壁上相对设置凹槽；在外钢管上设有中空的仪器盒，所述仪器盒的内腔设有沉降磁环和孔隙水压力测头，所述仪器盒内壁的端部设有限位条，所述限位条位于凹槽内，以使仪器盒沿凹槽在沉降管上随土体沉降而移动；所述沉降管的底部设有直径大于仪器盒内径的锥体，以限制仪器盒脱落。通过凹槽配合仪器盒内壁的限位条，限制仪器盒的移动；通过沉降管底部设置的直径大于仪器盒内径的锥体，限制仪器盒的脱落，达到将所有设备全部回收的目的。

Description

一种可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置及方法

技术领域

本发明涉及工程监测技术领域，特别是涉及一种可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

对于海陆相交互沉积的深厚软弱土层，由于其具有含水量大，压缩性高，渗透性差，承载力低等特点，在工程建设前通常需要对其进行加固处理，超载预压是较为有效的处理方式之一。及时掌握超载预压过程中各分层土的变形特性和强度发展情况，对优化堆载方案和判断加固效果具有重要意义。

目前常采用分区域埋设分层沉降仪和孔隙水压力测头的方法连续测定各土层的沉降量和孔隙水压力。该方法在应用于地质条件复杂的大面积堆载场地时存在以下不足：(1)钻孔和仪器安装工作量较多；(2)土层分布差异大，测得的沉降和孔隙水压力间无相关性；(3)监测点管理工作繁冗。另外，常用的监测装置制作及施工方法虽然可以满足地基处理的要求，但地基处理结束后埋入的分层沉降管及磁环，孔隙水压力测头等均不能回收，造成较大的浪费。

为解决上述问题，在中国专利CN205636709U中公开一种可回收的孔隙水压力和分层沉降观测装置，利用法兰盘、磁环和外套筒之间的尺寸差特点，回收监测设备。但是其存在磁环无限位，滑动时易歪斜，回收时测头易损坏的问题。

在中国专利CN209011111U中公开一种孔隙水压力分层沉降观测装置，通过在沉降管中设置侧架，并在侧壁上开设检测口，回收时利用伸缩杆带动侧架，将孔隙水压力检测盒缩回沉降管内部，达到回收设备的目的。但是因其沉降管内设置多个构件，沉降测头下落的通畅性受到影响，并且孔隙水压力检测盒固定在沉降管外壁，不能随土层沉降沿沉降管向下移动，容易发生阻挡沉降磁环下移的问题。

此外，上述方法虽能在一定程度上节约成本，但是监测装置制作过程也比较复杂。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置及方法，在沉降管外壁上相对设置通长凹槽，通过凹槽配合仪器盒内壁的限位条，引导仪器盒随土体沉降而垂直下移，起到限位作用；同时通过沉降管底部设置的直径大于仪器盒内径的锥体，限制仪器盒的脱落，达到将所有设备全部回收的目的。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置，包括：沉降管、仪器盒、沉降磁环和孔隙水压力测头；

所述沉降管包括若干节相互连接的外钢管，所述外钢管的外壁上相对设置凹槽；在外钢管上设有中空的仪器盒，所述仪器盒的内腔设有沉降磁环和孔隙水压力测头，所述仪器盒内壁的端部设有限位条，所述限位条位于凹槽内，以使仪器盒沿凹槽在沉降管上随土体沉降而移动；所述沉降管的底部设有直径大于仪器盒内径的锥体，以限制仪器盒脱落。

作为可选择的实施方式，若干节外钢管通过内连接管两两进行连接后形成沉降管。

作为可选择的实施方式，所述外钢管的直径大于内连接管，外钢管的内壁上设有螺纹；所述内连接管的外壁上设有与外钢管内壁的螺纹相匹配的螺纹。

作为可选择的实施方式，所述凹槽通长且等间隔设置，两两相对设置的凹槽为一组。

作为可选择的实施方式，其中一组相对的凹槽配合限位条，引导仪器盒沿凹槽随土体沉降而垂直移动，以限定仪器盒的滑动路径；另一组相对的凹槽内间隔设置第一通孔，所述第一通孔用于穿过孔隙水压力测头的线缆。

作为可选择的实施方式，在其中一组相对的凹槽上相对设置的第一通孔，在第一通孔处设置长度大于仪器盒内径的连接件，以将仪器盒固定在沉降管上，限制仪器盒移动。

作为可选择的实施方式，所述仪器盒的内壁上设第二通孔，在第二通孔内穿过孔隙水压力测头的线缆。

作为可选择的实施方式，所述仪器盒的内径小于沉降磁环的内径，所述仪器盒的外径大于沉降磁环的外径。

作为可选择的实施方式，所述限位条与仪器盒内壁呈90°设置，且限位条的宽度和厚度均小于凹槽的直径，以使限位条卡入凹槽内。

第二方面，本发明提供一种可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置的监测方法，包括：

在监测时，沿沉降管安装仪器盒，所述仪器盒内设有沉降磁环和孔隙水压力测头，以获得同一测点位置的两组监测数据；

在监测完成时，通过沉降管外壁上相对设置的凹槽与仪器盒内壁端部上设置的限位条，引导仪器盒随土体沉降而垂直下移；同时通过沉降管的底部设置的直径大于仪器盒内径的锥体，限制仪器盒拔出土体时脱离。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提出一种简易可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置，在沉降管的外壁上相对设置通长凹槽，其中一组相对的凹槽配合仪器盒内壁的限位条，在拨出时，可引导仪器盒随土体沉降而垂直下移，起到限位作用；同时通过沉降管底部设置的直径大于仪器盒内径的锥体，限制仪器盒的脱落，达到将所有设备全部回收的目的。

本发明提出一种简易可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置，沿沉降管在测点位置处，利用仪器盒同时放置沉降磁环和孔隙水压力测头，可获得同一测点位置的两组数据，可有效评价测量数据的可靠性，制作简单，无施工难度，一孔两用，方便现场监测和管理。

本发明提出一种简易可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置，不受磁环滑动距离的限制，易制作且可回收，既能用于深厚软基的长期监测，又能节省成本。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1提供的可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的凹槽示意图；

图3为本发明实施例1提供的仪器盒示意图；

其中，1、内连接管，2、凹槽，3、沉降管，4、仪器盒，5、锥头端部，6、第一通孔，7、橡胶垫，8、限位条，9、孔隙水压力测头线缆，10、孔隙水压力测头，11、沉降磁环。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

本实施例提出一种简易可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置，既能可靠监测分层沉降和孔隙水压力，又能回收沉降管、沉降磁环和孔隙水压力测头等设备，节省成本，更适用于地基处理工期长、地质条件复杂的深厚软基。如图1所示，具体包括：沉降管、仪器盒、沉降磁环和孔隙水压力测头；

其中，所述沉降管包括若干节相互连接的外钢管，所述外钢管的外壁上相对设置凹槽；在外钢管上设有中空的仪器盒，所述仪器盒的内腔设有沉降磁环和孔隙水压力测头，所述仪器盒内壁的端部设有限位条，所述限位条位于凹槽内，以使仪器盒沿凹槽在沉降管上随土体沉降而移动；所述沉降管的底部设有直径大于仪器盒内径的锥体，以限制仪器盒脱落。

在本实施例中，若干节外钢管通过内连接管1两两进行连接后形成沉降管3。

作为可选择的一种实施方式，所述外钢管的直径大于内连接管1，外钢管做沉降管的主体，内壁上设有螺纹。

作为可选择的一种实施方式，所述内连接管1用于连接外钢管，所述内连接管1的外壁上设有与外钢管内壁的螺纹相匹配的螺纹。

作为可选择的一种实施方式，所述外钢管的外壁直径为60～100mm。

作为可选择的一种实施方式，所述外钢管采用非磁性、且两端内制螺纹的不锈钢制成。

作为可选择的一种实施方式，所述内连接管1长100mm。

在本实施例中，所述沉降管3的外壁上设有凹槽2，所述凹槽2通长且等间隔设置；如图2所示；

本实施例设置凹槽2四条，两两相对设置的凹槽2作为一组；其中，一组相对的凹槽2，配合仪器盒4内壁的限位条8，在拨出时，引导仪器盒4沿凹槽随土体沉降而垂直下移，以限定仪器盒4的滑动路径，起到限位作用。

另一组相对的凹槽2内间隔一定距离设置第一通孔6，所述第一通孔6用于穿过孔隙水压力测头线缆9。

作为可选择的一种实施方式，所述第一通孔6处设置橡胶垫7。

作为可选择的一种实施方式，所述第一通孔6的内径略大于孔隙水压力测头线缆9，以穿过孔隙水压力测头线缆9。

作为可选择的一种实施方式，所述凹槽2的直径为5～10mm。

在更多实施例中，在场地土层清楚的情况下，还可通过在相对设置的第一通孔6处设置长度大于仪器盒4内径的连接件，如螺栓，以将仪器盒4固定在沉降管3上，阻止仪器盒4向下滑动。

在本实施例中，所述沉降管3的一端开口，另一端为封闭锥体，且锥头端部5做扩大处理；所述锥头端部5的直径大于仪器盒4的内径，在监测完成拔出沉降管3时，阻挡仪器盒4脱离，达到将全部设备带出土层的目的。

作为可选择的一种实施方式，所述锥头端部5的直径为5～10mm。

在本实施例中，如图3所示，所述仪器盒4为中空且外壁镂空的圆柱，所述仪器盒4的内腔水平放置沉降磁环11，以及竖直放置孔隙水压力测头10；沿沉降管在测点位置处，利用仪器盒同时放置沉降磁环11和孔隙水压力测头10，可获得同一测点位置处的两组数据，可有效评价测量数据的可靠性，且一孔两用，方便现场监测和管理。

作为可选择的一种实施方式，所述仪器盒4的内腔内填充中粗砂，仪器盒4的外壁为竖条镂空结构，使仪器盒4的内腔中填充的中粗砂与外界土体连通。

作为可选择的一种实施方式，所述仪器盒4的内壁上开设第二通孔，在第二通孔内穿过孔隙水压力测头10的孔隙水压力测头线缆9。

更进一步地，所述第二通孔上设有橡胶垫。

在本实施例中，所述仪器盒4的内径略大于沉降管3的外径，且小于沉降磁环11的内径，所述仪器盒4的外径大于沉降磁环11的外径。

作为可选择的一种实施方式，所述仪器盒4的高度为150～200mm。

作为可选择的一种实施方式，所述仪器盒4可沿沉降管3上下自由滑动。

作为可选择的一种实施方式，所述仪器盒4采用非磁性不锈钢制成。

在本实施例中，在仪器盒4上下两端的内壁上，且与内壁通孔成90°的位置处，各焊接两根10mm长且表面光滑的限位条8；所述限位条8的宽度和厚度均略小于凹槽2的直径，以使得限位条8均能卡入凹槽2内，在仪器盒4滑动时起到限位作用。

作为可选择的一种实施方式，所述限位条8为金属条。

在更多实施例中，还提供一种简易可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置的工作方法，包括：

(1)地基处理前，采用钻孔设备在预埋位置处成孔，将简易可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置埋入土体中；该装置沿沉降管在测点位置处安装仪器盒，仪器盒内设有沉降磁环和孔隙水压力测头，以获得同一测点位置的两组监测数据；

(2)在地基处理过程中，利用仪器盒内的沉降磁环和孔隙水压力测头同步分别量测不同时间的土体分层沉降和孔隙水压力值；

(3)监测完成后，通过振动拔桩机、吊车配合拔出沉降管及监测装置；

(4)拔管前，先用拔桩机卡头卡紧沉降管头，使起拔线与管中心线重合；拔管时略松吊钩，利用振动锤产生强迫振动，破坏沉降管与周围土体间的粘结力，然后边振边拔；

(5)在拔出过程中，在土体阻力作用下，仪器盒沿沉降管的凹槽向下移动，即通过沉降管外壁上相对设置的凹槽与仪器盒内壁端部上设置的限位条，引导仪器盒随土体沉降而垂直下移；同时，由于锥头端部外径大于仪器盒内径，将会阻挡仪器盒脱离，从而回收全部监测装置。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置，其特征在于，包括：沉降管、仪器盒、沉降磁环和孔隙水压力测头；

所述沉降管包括若干节相互连接的外钢管，所述外钢管的外壁上相对设置凹槽；在外钢管上设有中空的仪器盒，所述仪器盒的内腔设有沉降磁环和孔隙水压力测头，所述仪器盒内壁的端部设有限位条，所述限位条位于凹槽内，以使仪器盒沿凹槽在沉降管上随土体沉降而移动；所述沉降管的底部设有直径大于仪器盒内径的锥体，以限制仪器盒脱落。

2.如权利要求1所述的一种可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置，其特征在于，若干节外钢管通过内连接管两两进行连接后形成沉降管。

3.如权利要求2所述的一种可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置，其特征在于，所述外钢管的直径大于内连接管，外钢管的内壁上设有螺纹；所述内连接管的外壁上设有与外钢管内壁的螺纹相匹配的螺纹。

4.如权利要求1所述的一种可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置，其特征在于，所述凹槽通长且等间隔设置，两两相对设置的凹槽为一组。

5.如权利要求4所述的一种可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置，其特征在于，其中一组相对的凹槽配合限位条，引导仪器盒沿凹槽随土体沉降而垂直移动，以限定仪器盒的滑动路径；另一组相对的凹槽内间隔设置第一通孔，所述第一通孔用于穿过孔隙水压力测头的线缆。

6.如权利要求4所述的一种可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置，其特征在于，在其中一组相对的凹槽上相对设置的第一通孔，在第一通孔处设置长度大于仪器盒内径的连接件，以将仪器盒固定在沉降管上，限制仪器盒移动。

7.如权利要求1所述的一种可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置，其特征在于，所述仪器盒的内壁上设第二通孔，在第二通孔内穿过孔隙水压力测头的线缆。

8.如权利要求1所述的一种可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置，其特征在于，所述仪器盒的内径小于沉降磁环的内径，所述仪器盒的外径大于沉降磁环的外径。

9.如权利要求1所述的一种可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置，其特征在于，所述限位条与仪器盒内壁呈90°设置，且限位条的宽度和厚度均小于凹槽的直径，以使限位条卡入凹槽内。

10.一种可回收的分层沉降和孔隙水压力监测装置的监测方法，其特征在于，包括：

在监测时，沿沉降管安装仪器盒，所述仪器盒内设有沉降磁环和孔隙水压力测头，以获得同一测点位置的两组监测数据；

在监测完成时，通过沉降管外壁上相对设置的凹槽与仪器盒内壁端部上设置的限位条，引导仪器盒随土体沉降而垂直下移；同时通过沉降管的底部设置的直径大于仪器盒内径的锥体，限制仪器盒拔出土体时脱离。

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