一种原位土压力测试装置及方法与流程

本发明涉及一种原位土压力测试装置及方法，尤其适用于地下基坑工程中支护结构-土接触面土压力的测试。

背景技术：

掌握支护结构-土接触面荷载信息(土压力沿支护结构分布模式及随时间演化规律)是正确进行支护结构设计的基础和前提。现有基坑原位土压力测试方法有气动控制法、挂布法以及钻孔埋设法等，测量元件主要有刚弦式、差动电阻式、电阻应变式等结构形式。原位土压力实测结果的准确性受元件测量原理、施工干扰以及环境因素等综合控制。以振弦式土压力盒为例，其基本测量元件由弹性膜、钢弦和线圈组成，如果被测介质非常松散，如松砂、软土等，土压力测值基本接近实际值，但是伴随被测介质刚度增大，采用液压或气压标定所得参数进行土压力实测数据计算所得结果精度和可信靠度将急剧降低。

采用气动控制顶入法或挂布法埋设土压力盒过程中，钢筋连杆笼与钻孔壁的摩擦碰撞会造成土压力盒弹性膜片过载而产生永久变形，加之实际钻孔倾斜和钻孔表面粗糙不平，土压力盒与钻孔壁面接触紧密程度难以得到合理有效控制。虽然钻孔灌注桩成桩后进行桩-土接触面后钻孔方法一定程度上避免了施工过程和施工过程中不确定性因素的干扰，但仍然无法克服测量元件自身造成的刚度不匹配问题，造成原位土压力实测结果的离散，从而阻碍了对支护结构设计荷载理论进行验证和进一步修正完善。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种制作简单，安装方便，成本低廉，能同时克服刚度不匹配和施工扰动影响的原位土压力测试装置及方法。

为实现上述目的，本发明的原位土压力测试装置，包括钢环、设在钢环上的导管孔、定位孔和螺纹连接孔,所述钢环的中部设有充满带颜色液体的微型橡胶囊，微型橡胶囊经支脚位于定位孔内的支撑架固定，所述微型橡胶囊内设有从导管孔伸入的透明柔性导管。

本发明的土压力测试方法是：

a.根据需要测点的个数将多个固定有微型橡胶囊和透明柔性导管的钢环用钢筋连杆串联构成刚环串，钢筋连杆的两端与钢环上的螺纹连接孔丝扣相连；

b.将固定好的刚环串放入测试钻孔内，钢环串的长度与测试钻孔深度相同；

c.将刚环串上多个测点的透明柔性导管从测试钻孔内引出地面，并固定在导管固定架上，然后用细砂充填测试钻孔；

d.通过观测透明柔性导管内带颜色液体高度按p＝ρgh计算测点位置土压力；式中：p代表土压力，kPa；ρ为液体密度；g为重力加速度，9.8N/kg；h为带颜色液体高度位置，m。

所述钢环的中心间距与设计土压力测点间距相同。

有益效果，由于采用了上述方案，本发明基于液压传递原理，将充满带颜色液体的微型橡胶囊和透明柔性导管连接，并将其固定在设有导管孔、定位孔和连接孔的钢环内，通过导管中液面高度间接获取测点土压力，使得土压力原位实测成本有效降低，避免了土压力盒-周围介质刚度不匹配带来的测量误差，提高了传感器埋设成活率，适合各种地质条件深基坑中支护结构-土接触面的土压力实测。特别适合于基坑工程中支护结构-土界面土压力的准确快速测定。其结构简单，操作方便，成本低廉，测试效果好，在本技术领域内具有广泛的实用性。

附图说明

图1为本发明的原位土压力测试装置总体结构剖面图。

图2为本发面的原位土压力测试实施例结构示意图。

图中：1－钢环；2－柔性透明导管；3－定位孔；4－连接孔；5－导管孔；6－微型胶囊；7―钢筋连杆；8－钻孔；9－地面；10－导管固定架；11－钢环串。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：

如图1所示，原位土压力测试装置主要由钢环1、设在钢环1上的导管孔5、定位孔3和螺纹连接孔4,所述钢环1的中部设有充满带颜色液体的微型橡胶囊6，微型橡胶囊6经支脚位于定位孔3内的支撑架固定，所述微型橡胶囊6内设有从导管孔5伸入的透明柔性导管2,透明柔性导管2中充满与微型橡胶囊6中相同的带颜色液体。微型橡胶囊6中充满带颜色液体并与透明柔性导管2相连,透明柔性导管2中充满与微型橡胶囊6中相同的带颜色液体。

原位土压力测试方法如下：

a.将设有微型橡胶囊6和透明柔性导管2的钢环1与两端带有丝扣的钢筋连杆7串联，钢环1中心间距与设计土压力测点间距相同；

b.将固定微型橡胶囊6的钢环串11放入指定钻孔8内，钢环串11长度与钻孔8深度相同；

c.将刚环串11上多个测点的透明柔性导管2从测试钻孔8内引出地面9，并固定在导管固定架10上，然后用细砂充填测试钻孔8；

d.土体变形压力通过钻孔8中细砂传递给微型橡胶囊6，微型橡胶囊6受到挤压后，微型橡胶囊6中带颜色的液体被挤压进入透明柔性导管2内，透明柔性导管2内带颜色液体高度将发生变化，通过观测透明柔性导管2内带颜色液体高度，按公式p＝ρgh计算获得测点位置土压力；式中：p代表土压力，kPa；ρ为液体密度；g为重力加速度，9.8N/kg；h为带颜色液体高度位置，m。