一种用于填方工程的土压力盒埋设装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于填方工程的土压力盒埋设装置及方法，其包括连接杆、置盒盘、套管和密封盖。连接杆为中空螺纹杆，可以通过套管组合不同长度的连接杆至设计长度；置盒盘可通过定位螺母调节土压力盒的测量位置；密封盖用于密封连接杆的顶端和底端。该方法首先通过定位螺母将置盘盒固定在第一节连接杆上，并调整至设计测量位置；然后采用焊接的方式将土压力盒固定在置盒盘的置盒区；随着填土高度的增加，通过套管将第二节连接杆与第一节连接杆连接固定，并安装土压力盒；以此类推，最后达到设计填筑高度后，将所有导线从总线孔引出，并安装顶盖进行密封。本发明整体结构简单，操作方便，使用效果良好，有效地保证了土压力盒埋设的精度要求。
【专利说明】
一种用于填方工程的土压力盒埋设装置及方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于填方工程的土压力盒埋设装置及方法，属于现场施工监测技术领域。
【背景技术】
[0002]随着我国铁路、公路、土石坝等基础设施工程建设的不断推进，填方工程中的应力、变形等的长期监测成为设计优化、施工控制以及养护维修的主要数据来源。其中，应力的监测通常依赖于埋设于土体中的土压力盒。现有技术中，填方工程土压力盒的埋设一般采用直接将土压力盒埋入填土中的方法，而该方法存在土压力盒随填土沉降而沉降，以至于土压力盒的受力方式及其所在位置发生变化，导致监测数据出现误差大、失效等问题。因此，迫切需要一种测量数据准确、埋设便捷的土压力盒埋设装置及方法来解决上述问题。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是为填方工程提供一种结构简单、易于连接和埋设并且可以为土压力盒底面提供固定端，从而保证其位置精度的土压力盒装置及方法。
[0004]为解决上述技术问题，本装置所采取的技术方案是:一种用于填方工程的土压力盒埋设装置，其关键技术在于:其包括至少两根连接杆、用于承托土压力盒并调整其位置的置盒盘、用于连接两相邻连接杆的套管以及用于密封连接杆的密封盖;置盒盘设于连接杆上；
所述连接杆为一中空螺纹杆，所述中空螺纹杆中部设有分线孔，顶端设有总线孔；
所述置盒盘为一矩形盘，所述矩形盘上设有定位孔以及用于承托土压力盒的置盒区，所述矩形盘上、下方分别设有用于定位和调位土压力盒位置的定位螺母；
所述密封盖包括位于连接杆顶端的顶盖、底端的底盖。
[0005]优选的，所述中空螺纹杆、矩形盘、定位螺母和套管均为不锈钢材质。
[0006]优选的，所述连接杆为内径45mm、壁厚5mm、螺距4.5mm的标准配件，有0.3m、0.5m和
1.0m三种标准长度。
[0007]优选的，所述分线孔长1cm?20cm，宽为lcm。
[0008]优选的，所述土压力盒的导线分别通过分线孔和总线孔穿引至本装置的顶端。
[0009]优选的，所述套管为内螺纹不锈钢管，其高度为10cm。
[0010]优选的，所述置盒盘上的定位孔和定位螺母与中空螺纹杆匹配;所述置盒盘上的置盒区用于放置土压力盒的盒体。
[0011]优选的，所述土压力盒的盒体采用焊接的方式固定在置盒盘上的置盒区。
[0012]优选的，所述密封盖为薄壁空心单端封闭的橡胶管，其外径与中空螺纹杆的内径相同。
[0013]本发明土压力盒埋设方法为:
I)填方工程进行时，首先取一段连接杆，用密封盖对中空螺纹杆底部进行密封，将已焊接至置盒盘置盒区的土压力盒整体通过的矩形盘上的定位孔与连接杆相连，然后用定位螺母调节至测量深度并固定好，将土压力盒上的导线通过连接杆中部分线孔从连接杆内部引出，并埋入土中；
2)该层填方完成后，用套管连接下一节连接杆，并安装下一个已焊接至置盒盘的土压力盒，随着填土高度的升高，增加连接杆并固定和埋设土压力盒，达到设计填筑高度后，将所有的土压力盒导线通过顶端连接杆顶部的总线孔引出，并安装密封盖对连接杆顶部进行密封；
本发明的土压力盒埋设过程随填土高度增加逐步完成，要保证埋设精度需保证置盒盘用定位螺母紧密固定。
[0014]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
1、本发明设置了连接杆、套管、置盒盘、以及密封盖，其中，连接杆为中空螺纹杆，有3种长度可供选择，可以通过套管组合不同长度的连接杆至设计长度;置盒盘用于承托土压力盒，可通过定位螺母调节土压力盒的测量位置;密封盖用于密封连接杆的顶端和底端，以防止施工过程的破坏。其整体结构简单，操作方便，使用效果良好，有效地保证了土压力盒埋设的精度要求。
[0015]2、本装置为土压力盒底面提供了固定端，从而防止了由于填土沉降等因素导致的土压力盒位置下移、倾斜等问题的出现，保证了上覆土压力的精确测量，减少了误差。
[0016]3、本装置连接杆采用0.3m,0.5m和1.0m三种长度标准，易于批量生产，且可适应现场填土高度的变化，有效的节约了试验时间。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的结构示意图；
图2为连接杆的示意图；
图3为置盒盘的不意图；
图4为使用本装置前土压力盒的受力情况示意图；
图5为使用本装置后土压力盒的受力情况示意图；
图6是三种位置的土压力盒测试同一高度处粉土在分级堆载条件下的土压力值试验示意图；
图7是图6的测试结果示意图；
其中，1、连接杆，1-1、中空螺纹杆，1-2、分线孔，1-3总线孔;2、置盒盘，2-1、矩形盘，2-
2、定位孔，2-3、置盒区，2-4、定位螺母;3、套管;4-1、顶盖，4-2、底盖;5、土压力盒，5-1盒体，5-2、导线。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0019]参见附图1-附图3，本实施例包括至少两根连接杆1、用于承托土压力盒5并调整其位置的置盒盘2、用于连接两相邻连接杆I的套管3以及用于密封连接杆I的密封盖;置盒盘2设于连接杆I上;所述套管3为内螺纹不锈钢管，用于组合连接不同长度的连接杆I，其高度为10cm。
[0020]所述连接杆I为一中空螺纹杆1-1，所述中空螺纹杆1-1中部设有分线孔1-2，中空螺纹杆1-1杆身的顶部设有总线孔1-3。
[0021]所述置盒盘2为一矩形盘2-1，所述矩形盘2-1上设有定位孔2-2以及用于承托土压力盒5的置盒区2-3，所述矩形盘2-1上、下方分别设有用于定位和调位土压力盒5位置的定位螺母2-4;
所述密封盖包括位于连接杆I顶端的顶盖4-1、底端的底盖4-2。所述密封盖为薄壁空心单端封闭的橡胶管，其外径与连接杆I的内径相同。
[0022]所述置盒盘2上的定位孔2-2和定位螺母2-4与中空螺纹杆1-1匹配，用于固定置盒盘2并调整位置。所述置盒盘2上的置盒区2-3用于放置土压力盒5的盒体5-1。所述土压力盒5的盒体5-1采用焊接的方式固定在置盒盘2上的置盒区2-3。
[0023]参见附图4和附图5，传统土压力传感器的工作原理是以牛顿第三定律为理论依据，即土压力传感器反应的是土压力的反作用力。目前土压力传感器的埋设方法是直接将土压力传感器放置于土层中，当上部土压力发生变化产生土压力N，上部土层土压力作用于土压力传感器上，土压力传感器同时将应力传递给其下部土层，导致下部土层沉降，其作用力为F，那么土压力盒所反映的反作用力N'为N'=N-F，即土压力传感器反应的土压力要小于实际土压力，原理如图4所示。因此，我们将土压力传感器一端固定，使得土压力传感器完全反应出上部土压力N的变化，S卩N=N'，原理如图5所示。
[0024]实施例1
新建路基土压力盒埋设装置土压力盒埋设方法过程为:
填方工程进行时，首先取一段连接杆I，用密封盖4-2对中空螺纹杆1-1底部进行密封，将封闭好的连接杆I埋入土中一定深度后，将已焊接至置盒盘2置盒区2-3的土压力盒5整体通过矩形盘2-1上的定位孔2-2与连接杆I相连，然后用定位螺母2-4调节至测量深度固定好，将土压力盒5上的导线通过连接杆I中部分线孔1-2从连接杆I内部引出，该层填方完成后，用套管3连接下一节连接杆I，并安装下一个已焊接至置盒盘2的土压力盒5，随着填土高度的升高，增加连接杆I并固定和埋设土压力盒5，达到设计填筑高度后，将所有的土压力盒导线5-2通过顶端连接杆顶部的总线孔1-3引出，并安装顶盖4-1对连接杆I顶部进行密封。
[0025]为了验证整个测试装置的可行性，进行了室内试验模拟，如图6所示，试验采用三种位置的土压力盒测试同一高度处粉土在分级堆载条件下的土压力值。其中，土压力盒A直接埋设于土中，土压力盒B采用本装置埋设，土压力盒C置于支撑台座上(用于验证本装置的可行性)，试验结果见图7，通过图7可知，通过本装置测量的准确性更高。
【主权项】
1.一种用于填方工程的土压力盒埋设装置，其特征在于:其包括至少两根连接杆(I)、用于承托土压力盒(5)并调整其位置的置盒盘(2)、用于连接两相邻连接杆(I)的套管(3)以及用于密封连接杆(I)的密封盖;置盒盘(2)设于连接杆(I)上； 所述连接杆(I)为一中空螺纹杆(1-1)，所述中空螺纹杆(1-1)中部设有分线孔(1-2)，顶端设有总线孔(1-3); 所述置盒盘(2)为一矩形盘(2-1)，所述矩形盘(2-1)上设有定位孔(2-2)以及用于承托土压力盒(5)的置盒区(2-3)，所述矩形盘(2-1)上、下方分别设有用于定位和调位土压力盒(5)位置的定位螺母(2-4); 所述密封盖包括位于连接杆(I)顶端的顶盖(4-1)、底端的底盖(4-2)。2.根据权利要求1所述的一种用于填方工程的土压力盒埋设装置，其特征在于:所述中空螺纹杆(1-1)、矩形盘(2-1)、定位螺母(2-4)和套管(3)均为不锈钢材质。3.根据权利要求1所述的一种用于填方工程的土压力盒埋设装置，其特征在于:所述连接杆(I)为内径45mm、壁厚5mm、螺距4.5mm的标准配件，有0.3m、0.5m和1.0m三种标准长度。4.根据权利要求1所述的一种用于填方工程的土压力盒埋设装置，其特征在于:所述分线孔(1-2)长1cm?20cm，宽为I cm。5.根据权利要求3所述的一种用于填方工程的土压力盒埋设装置，其特征在于:所述土压力盒(5)的导线(5-2)分别通过分线孔(1-2)和总线孔(1-3)穿引至本装置的顶端。6.根据权利要求1所述的一种用于填方工程的土压力盒埋设装置，其特征在于:所述套管(3)为内螺纹不锈钢管，其高度为1cm07.根据权利要求1所述的一种用于填方工程的土压力盒埋设装置，其特征在于:所述置盒盘(2 )上的定位孔(2-2 )和定位螺母(2-4 )与中空螺纹杆(1-1)匹配;所述置盒盘(2 )上的置盒区(2-3)用于放置土压力盒(5)的盒体(5-1)。8.根据权利要求7所述的一种用于填方工程的土压力盒埋设装置，其特征在于:所述土压力盒(5)的盒体(5-1)采用焊接的方式固定在置盒盘(2)上的置盒区(2-3)。9.根据权利要求1所述的一种用于填方工程的土压力盒埋设装置，其特征在于:所述密封盖(4)为薄壁空心单端封闭的橡胶管，其外径与中空螺纹杆(1-1)的内径相同。10.权利要求1-9任一项所述的土压力盒埋设装置的埋设方法，其特征在于: 1)填方工程进行时，首先取一段连接杆(1)，用底盖(4-2)对中空螺纹杆(1-1)底部进行密封，将已焊接至置盒区(2-3)的土压力盒(5)整体通过矩形盘(2-1)上的定位孔(2-2)与连接杆(I)相连，然后用定位螺母(2-4)调节至设计测量位置并固定好，将土压力盒上的导线(5-2)通过连接杆(I)中部分线孔(1-2)从连接杆(I)内部引出，并埋入土中； 2)该层填方完成后，用套管(3)连接下一节连接杆(I)，并安装下一个已焊接至置盒盘(2)上的土压力盒(5)，随着填土高度的升高，增加连接杆(I)并固定和埋设土压力盒(5)，达到设计填筑高度后，将所有的土压力盒导线(5-2)通过连接杆(I)顶部的总线孔(1-3)引出，并安装顶盖(4-1)对连接杆(I)顶部进行密封;填方工程进行过程中，及时测量填土压力。
【文档编号】G01L1/26GK106052916SQ201610640739
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月8日 公开号201610640739.8, CN 106052916 A, CN 106052916A, CN 201610640739, CN-A-106052916, CN106052916 A, CN106052916A, CN201610640739, CN201610640739.8
【发明人】王天亮, 段海鹏, 王海航, 杜晨祥, 李楠, 席鹏博, 闫晓建
【申请人】石家庄铁道大学