CN210774440U

CN210774440U - 一种直推型土体应力和沉降测量装置

Info

Publication number: CN210774440U
Application number: CN201921213896.6U
Authority: CN
Inventors: 刘举; 徐正; 张翻; 王峥; 李珊珊; 卢力强; 李顺群; 张建新; 赵建军; 程星磊
Original assignee: Tianjin Chengjian University
Current assignee: Tianjin Chengjian University
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2020-06-16
Anticipated expiration: 2029-07-30

Abstract

本实用新型公开了一种直推型土体应力和沉降测量装置，包括土压力盒、固定钢筋孔、空心套管组件、直推刀片和位移计，空心套管组件包括若干个套装且长度由里向外逐渐变短的空心套管、各空心管上的封盖和各旋转手柄，空心套管环内壁设有竖直滑道槽，滑道槽内设有滚珠；滑道槽的外侧设有竖直导线槽，导线槽在空心套管的侧壁设有进线孔、顶部设有出线孔；空心套管组件固定在固定钢筋孔内；直推刀片与空心套管连接，直推刀片上设有土压力盒；位移计测量触点连接在封盖或旋转手柄上。有益效果是：可将多个刀片同时推入土体中，测量更加便捷、精确和高效；竖直方向多点的测量为土体应力和沉降随深度在各土层的变化规律的研究提供依据。

Description

一种直推型土体应力和沉降测量装置

技术领域

本实用新型属于现场原位测试技术领域，特别涉及一种直推型土体应力和沉降测量装置及测量方法。

背景技术

在工程设计与施工安全评估时，例如暗挖法施工的地铁中转站上方土体应力对支护结构的设计而言是至关重要的。同时，地基在建筑物长期荷载下，随着超孔隙水压力消散、有效应力的增长都会发生地基沉降。当地基沉降超出地上建筑物的允许范围，就会影响建筑物的正常使用乃至令建筑发生开裂。因此，实际工程中需要进行现场量测以确定实际沉降量。

土体应力测量中，现有的测量方式多数以钻孔预埋法埋设土压力盒，然后填充同样或者相近的土体后压实，来测量土体应力；在实践中发现，现有的方式存在以下弊端：首先，埋设土体内的土压力盒一般都是不可回收的，存在严重浪费；其次，目前多是通过将土压力盒绑在钢筋笼上再送到钻孔内，在这过程中，钢筋笼与孔壁的碰撞不可避免的造成土压力盒膜片过载而产生永久变形；此外，土体钻孔后的回填土破坏了原始结构和应力，测出的数据精度下降。

土体沉降监测手段中现在大多是对地面沉降测量。例如红外监测仪和现场埋设沉降板等方法。这些方法要么存在着只单测沉降的总和的问题要么测量过程会对现场的施工产生严重干扰的问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够测量土体应力的同时测量沉降量的直推型土体应力和沉降测量装置。该测量装置结构简单，使用方便，对测量土层结构和应力的影响小，测量数据的可靠性更高。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种直推型土体应力和沉降测量装置，包括：土压力盒、导线、外部采集仪，还包括固定钢筋孔、空心套管组件、直推刀片和位移计，空心套管组件包括若干个套装且长度由里向外逐渐变短的空心套管、各空心管上的封盖和各旋转手柄，所述空心套管环内壁设有竖直滑道槽，所述滑道槽内设有滚珠；所述滑道槽的外侧设有竖直导线槽，所述导线槽在空心套管的侧壁设有进线孔、顶部设有出线孔；所述空心套管组件固定在固定钢筋孔内；所述直推刀片与空心套管连接，所述直推刀片上设有土压力盒；所述位移计测量触点连接在封盖或旋转手柄上。

所述固定钢筋孔由若干竖向钢筋和上、中、下水平圆环钢筋作支架形成，且固定钢筋孔半面侧面钢筋支架蒙皮，所述蒙皮钢筋支架设有若干竖向钢筋，所述固定钢筋孔底部设有与竖向钢筋连接的空心套管插入光杆。

所述光杆设置在固定钢筋孔的下水平圆环支架的中间，光杆可以在下圆环中间的移动轨道上平滑移动，所述光杆上端通过固定夹具固定位移计本体。

所述空心套管有3～5个空心管，每个空心管的封盖或旋转手柄上均与位移计的测量触点连接。

所述直推刀片设置在空心管下部，采用焊接的方式将直推刀片与空心管连接。

所述直推刀片的三侧边都有刀锋，刀片中间设有土压力盒放置凹槽，所述凹槽以薄钢片封面并用螺丝固定且凹槽到弯刀尾部设有导线孔道。

一种直推型土体应力和沉降测量装置的测量方法，步骤如下：

步骤1，预估测点深度和土体应力，选定合适的空心管数量和长度及土压力盒；

步骤2，放置测量装置于预钻孔中；

步骤3，待受力稳定后采集应力和沉降的数据。

依照实验方案伸缩空心管，使直推刀片与测点位置齐平，旋转手柄以带动刀片插入土层，将位移计的位移传递杆垂直向下紧贴旋转手柄，旋转固定夹具上的螺帽以固定位移计。

本实用新型的有益效果是：可将多个刀片同时推入土体中，减少因后续插入刀片对之前插入刀片及周围土体的影响；滑道槽与滚珠能减少管与管之间的摩擦，为沉降测量准确性提供保障；避免以往土体应力测量必须预埋的步骤，有效降低测量对土体的结构和原始应力的影响，使得测量更加便捷、精确和高效；竖直方向多点的测量为土体应力和沉降随深度在各土层的变化规律的研究提供依据。

附图说明

图1是本实用新型的一种直推型土体应力测量装置整体示意图，

图2是本实用新型的直推刀片示意图，

图3是本实用新型的测量装置主体示意图，

图4是本实用新型的外层空心管立剖面示意图，

图5是本实用新型的外层空心管平剖面示意图，

图6是本实用新型的固定钢筋孔壁和光杆、移动轨道示意图，

图7是固定夹具示意图。

图中：

1-1、空心管 1-2、滚珠 1-3、滑道槽

2、封盖 3、直推刀片 3-1、刀锋

3-2、预留凹槽 4、土压力盒 5-1、固定钢筋孔壁

5-2、光杆 6、薄钢片 7、导线

8、孔道 9、螺丝 10、位移计

11、夹具 12、夹条 13、螺母

14、螺栓 15、旋转手柄 16、移动轨道

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

如图1至6所示，一种直推型土体应力测量装置，其组成包括：空心套管1-1，滚珠1-2，滑道槽1-3和各空心管上的封盖2及旋转手柄15，直推刀片3，土压力盒4，固定钢筋孔壁5-1及和固定钢筋孔壁连接的光杆5-2，位移计10，固定夹具11。土压力盒放置在直推刀片中，其导线7经直推刀片和空心套管内的孔道8向上穿出封盖2，连接到外部采集仪。空心管内有滑道槽和滚珠。空心套管的各个组成空心管在底部的长度由里向外逐渐变短。空心套管由固定钢筋孔壁和光杆提供支持，形成稳定的测试装置，以便于旋转和移动。

进一步，所述空心套管有3～5个空心管，空心管内壁设有滑道槽，滑道槽内设有滚珠。

进一步，所述空心管顶部各有一个封盖，封盖通过螺丝9与空心管固定，封盖的导线孔与空心管的导线孔联通；空心管下部设有直推刀片，直推刀片的导线孔与空心管侧壁上的导线孔联通，并通过焊接的方式将二者连接。

进一步，所述直推刀片三侧边都有刀锋3-1，刀片中部留有凹槽3-2，且有条孔道8连接凹槽和刀片尾部。土压力盒放置在直推刀片的预留凹槽中，以薄钢片6封面并用螺丝9固定。

进一步，所述固定夹由两个夹条12通过螺母13和螺栓14组成。

进一步，所述空心套管由长短不一的空心管组成，最外层空心管最短，最内层空心管最长；空心管下端收口，封闭管内滑道，防止滚珠漏出。

一种直推型土体应力和沉降测量装置的测量方法，其步骤是：

(1)预估测点深度和土体应力，选定数量和长度合适的空心管及各土压力盒。

(2)组装土体应力测量装置，以三个空心管为例：

1)将中层空心管沿外层空心管内壁的滑道插入，在两者间的滑道内放入滚珠后，用螺丝拧紧封盖，使封盖固定于外层空心管顶部。封盖的导线孔要与空心管顶部的导线孔一一联通。再将内层空心管沿着中层空心管内壁的滑道插入，在内、中两层空心管间的滑道内放入滚珠后，用螺丝分别先后固定一封盖于中层空心管和内层空心管顶部。

2)将三个土压力盒BW-100分别安装到三个直推刀片的预留凹槽中，压力盒的导线经直推刀片和空心套管内的孔道向上穿出封盖，连接到外部采集仪；薄钢片覆盖在土压力盒上，并用螺丝拧紧。直推刀片尾部导线口与外层空心管侧边导线口对接并焊接。

3)利用钢筋与蒙皮制作固定钢筋孔壁，固定钢筋孔壁由竖向钢筋和水平圆环钢筋作支架。固定钢筋孔壁的顶、中、底部各有一个水平圆环钢筋，根据实际需要，可在三个部位适当加密圆环钢筋的布置)；在待蒙皮的半个钢筋支架侧面，竖直钢筋按照4个的数量等间距分布，不蒙皮的另半个钢筋支架侧面则无需竖直钢筋；光滑的光杆由两段小的空心管焊接到固定钢筋孔壁上。将固定钢筋孔壁和光杆整体放置到待测土体中的预钻孔中。光杆可以在移动轨道上实现水平方向的自由滑行，如图6所示。

(3)将组装好的测量装置置入预钻孔中，依照实验方案伸缩空心管，使直推刀片与测点位置齐平，旋转手柄将刀片统一对准要待测土体方向，即沿着移动轨道的方向，推动装置使刀片进入土体。将位移计的位移传递杆垂直向下紧贴旋转手柄或封盖，旋转固定夹具上的螺帽以固定位移计。待受力稳定后就可以通过东华测试DH3816静态应变测试分析系统采集仪采集土体应力和沉降数据。

Claims

1.一种直推型土体应力和沉降测量装置，包括：土压力盒、导线、外部采集仪，其特征是：还包括固定钢筋孔、空心套管组件、直推刀片和位移计，空心套管组件包括若干个套装且长度由里向外逐渐变短的空心套管、各空心管上的封盖和各旋转手柄，所述空心套管环内壁设有竖直滑道槽，所述滑道槽内设有滚珠；所述滑道槽的外侧设有竖直导线槽，所述导线槽在空心套管的侧壁设有进线孔、顶部设有出线孔；所述空心套管组件固定在固定钢筋孔内；所述直推刀片与空心套管连接，所述直推刀片上设有土压力盒；所述位移计测量触点连接在封盖或旋转手柄上。

2.根据权利要求1所述的一种直推型土体应力和沉降测量装置，其特征是：所述固定钢筋孔由若干竖向钢筋和上、中、下水平圆环钢筋作支架形成，且固定钢筋孔半面侧面钢筋支架蒙皮，所述钢筋支架蒙皮设有若干竖向钢筋，所述固定钢筋孔底部设有与竖向钢筋连接的空心套管插入光杆。

3.根据权利要求2所述的一种直推型土体应力和沉降测量装置，其特征是：所述光杆设置在固定钢筋孔的下水平圆环支架的中间，光杆可以在下圆环中间的移动轨道上平滑移动，所述光杆上端通过固定夹具固定位移计本体。

4.根据权利要求1所述的一种直推型土体应力和沉降测量装置，其特征是：所述空心套管有3～5个空心管，每个空心管的封盖或旋转手柄上均与位移计的测量触点连接。

5.根据权利要求1所述的一种直推型土体应力和沉降测量装置，其特征是：所述直推刀片设置在空心管下部，采用焊接的方式将直推刀片与空心管连接。

6.根据权利要求5所述的一种直推型土体应力和沉降测量装置，其特征是：所述直推刀片的三侧边都有刀锋，刀片中间设有土压力盒放置凹槽，所述凹槽以薄钢片封面并用螺丝固定且凹槽到弯刀尾部设有导线孔道。