一种岩土体压水试验装置及测试方法与流程

本发明属于岩土体渗透性试验技术领域，尤其涉及一种岩土体压水试验装置及测试方法。

背景技术：

在岩土体上或岩土体内修建工程建筑物时，必须研究建筑物区及其影响范围内岩土体的透水性。测定岩土体渗透性的方法有压水试验、注水试验、抽水试验等。其中压水试验是最常用的在钻孔内进行的岩土体原位渗透试验。具体做法是在钻进过程中或钻孔结束后，用栓塞将某一长度的孔段与其余孔段隔离开，用不同的压力向试段内送水，测定其相应的流量值，并据此计算岩体的透水率。

压水试验结果主要用于评价岩土体的渗透特性(透水率大小及其在不同压力下的变化趋势)，并作为渗控设计的基本依据。其试验设备包括止水栓塞、供水设备和量测设备等。

现有技术中，压水试验装置(见附图1)压力表和流量计均在孔口外，管路、管接头等管路压力损失，致使在压水资料整理过程中，各级压力下管路压力损失标定困难，加之人为因素和环境因素等影响难以准确分析和评价岩土体的渗透特性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供种岩土体压水试验装置，以解决上述问题。

本发明的实施例提供了一种岩土体压水试验装置，包括止水栓塞、供水装置和量测装置，供水装置包括盛装水箱，止水栓塞用于封堵压水试验钻孔的一段，形成压水试验段；量测装置包括固定安装于压水试验段用于测量试验段压力的渗压计、安装于盛装水箱内用于测量流量的渗压计及压水试验实时监控装置；测量试验段压力的渗压计的电缆线通过设于压水试验段内的橡胶塞预留钢管出水孔引出，并连接压水试验实时监控装置；测量流量的渗压计的电缆线引出盛装水箱，并连接压水试验实时监控装置。

进一步，止水栓塞为水压式橡胶塞。

进一步，供水装置还包括离心抽水泵、空气稳定室、供水管路及接头、止水管路及接头；离心抽水泵与盛装水箱连接，空气稳定室与离心抽水泵连接，供水管路及接头、止水管路及接头分别连接空气稳定室及压水试验段。

进一步，空气稳定室设有排气阀门，供水管路及接头设有供水控制阀门，止水管路及接头设有止水控制阀门。

与现有技术相比本发明的有益效果是：能准确监测试验段压力和供水流量，从而能准确地评价岩土体的渗透特性。

附图说明

图1是现有技术中岩土体压水试验装置的结构示意图；

图2是本发明岩土体压水试验装置的结构示意图；

图3是本发明岩土体压水试验装置压水试验段的示意图；

图4是本发明岩土体压水试验装置压水试验实时监控装置的示意图。

图1中标号：

1-盛装水箱；2-离心抽水泵；3-排气阀门；4-空气稳定室；5-供水控制阀门；6-供水管路及接头；7-止水控制阀门；8-止水管路及接头；9-流量计；10-压力表；11-橡胶塞预留钢管出水孔；12-橡胶塞封堵段；13-压水试验钻孔。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

参图2至图4所示，本实施例提供了一种岩土体压水试验装置，包括止水栓塞、供水装置和量测装置，供水装置包括盛装水箱1，止水栓塞用于封堵压水试验钻孔13的一段，形成压水试验段12(橡胶塞封堵段)；量测装置包括固定安装于压水试验段用于测量试验段压力的渗压计14、安装于盛装水箱1内用于测量流量的渗压计10及压水试验实时监控装置16；测量试验段压力的渗压计的电缆线15通过设于压水试验段内的橡胶塞预留钢管出水孔11引出，并连接压水试验实时监控装置16；测量流量的渗压计的电缆线9引出盛装水箱1，并连接压水试验实时监控装置16。

在本实施例中，止水栓塞为水压式橡胶塞。

在本实施例中，供水装置还包括离心抽水泵2、空气稳定室4、供水管路及接头6、止水管路及接头8；离心抽水泵2与盛装水箱1连接，空气稳定室4与离心抽水泵2连接，供水管路及接头6、止水管路及接头8分别连接空气稳定室4及压水试验段12。

在本实施例中，空气稳定室4设有排气阀门3，供水管路及接头6设有供水控制阀门5，止水管路及接头8设有止水控制阀门7。

本实施例提供的压水试验装置能准确地监测试验段压力和供水流量，从而能准确地评价岩土体的渗透特性，具有如下特点：

1、直接测量试验段内水压力，即为试验压力；

2、通过盛装水箱内渗压计直接测量供水流量；

3、量测仪表(压水试验实时监控装置)为自动化采集装置，实时监测压力和流量，指导供水设备和试验压力的控制阀门的开关。

下面对本发明的各部件及其安装(测试)方法作进一步说明：

各部件详述：

1)供水设备，采用长宽高1.0m*1.0m*1.2m的盛装水箱，水箱下接锥形漏斗，以便水箱内的水顺畅流出；

2)离心抽水泵，采用在工作可靠、压力稳定、出水均匀，且在1MPa压力下，流量能保持100L/min的抽水装置，并在其下安装容积大于5L的稳压空气室；

3)供水管路及接头，采用直径Φ30的微膨胀高压橡胶管及相应直径配套的管路接头，以便试验用水顺畅；

4)测量流量的渗压计，采用测试精度0.01kPa量程30kPa(测试3m水头高度)的小量程渗压计，以便测试流量准确，满足测试及后期资料整理要求；

5)止水栓塞，采用不同钻孔直径配套的高压橡胶塞，以便注水膨胀封堵相应试验段；

6)止水管路及接头，采用直径Φ10的微膨胀高压橡胶管及相应直径配套的管路接头；

7)测量止水压力的压力表，采用量程5MPa，精度为0.01MPa的国标压力表，以便检测封堵效果；

8)测量试验段压力的渗压计，采用测试精度0.1kPa量程1.5MPa(测试100m水头高度)的大量程渗压计，以便测试压力准确，满足测试及后期资料整理要求；

9)实时监控装置，采用MCU模块和在线分析系统，实现自动采集、存储以及初步整理，以便实时监控试验不同压力不同阶段(三级压力、五个阶段)的流量、压力变化规律。

安装(测试)方法：

1)压水试验钻孔，并清洗孔壁，保证孔壁清洁、干净；

2)对准安放止水橡胶塞，使其与压水试验孔中心线平行；

3)安装供水装置，从盛装水箱开始，通过供水管路及管接头，依次连接离心抽水泵、空气稳定室、供水控制阀门、橡胶塞供水孔，保证供水孔前整体不漏水、不掉压，供水孔后顺畅流出；

4)安装止水装置，从供水装置下的空气稳定室接出一接头，通过止水管路及管接头，依次连接止水控制阀门、测量止水压力的压力表以及止水橡胶塞止水孔，保证止水装置整个系统不漏水、不掉压；

5)安装测量流量的渗压计，将渗压计固定在盛装水箱内一位置，保持与底部0.3m左右的距离，保证离心抽水泵工作期间不影响其测试精度；

6)安装测量试验段压力的渗压计，将渗压计固定在橡胶塞封堵段内，通过预留橡胶塞内的钢管出水孔引出渗压计电缆线；

7)安装实时监控装置，将测量流量的渗压计和测量试验段压力的渗压计接入自动化装置MCU，整体联合调试，保证试验过程中两监控指标数据实时显示和初步分析；

8)测量和放样试验段位置，将止水橡胶塞固定其位置，保持与压水试验孔中心线平行；

9)调试止水装置，打开止水控制阀门，启动离心抽水泵，将橡胶塞加压至2～3倍最大试验压力，并保持10～15min，以便查看整个止水系统是否存在渗漏、掉压现象；

10)调试供水装置，打开供水控制阀门，启动离心抽水泵，将试验段压力加压至1.0MPa，查看整个系统是否加不上压现象；

11)压水试验装置整体联合调试，压水试验过程中是否实时监控及显示，止水及供水装置是否满足试验要求。待上述工作完成后，进行钻孔测试岩土体渗透性。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。