一种测试孔隙水压力的装置的制作方法

本发明属于岩土工程领域，尤其是涉及一种测试孔隙水压力的装置。

背景技术：

孔隙水压力是岩土工程领域非常重要的研究内容，孔隙水压力的数值大小和变化情况往往会对工程产生很大的影响，所以施工中有必要对孔隙水压力进行监控量测。比如，在加载预压地基中，需要控制加载速率和固结度时；在桩基工程中，需要控制沉桩速率时；在工程降水中，需要控制地面沉降时，都应该布置原位孔隙水压力测试工作。

测试孔隙水压力的仪器称为孔隙水压力计。按照测试原理，孔隙水压力计可以分为封闭式(包括电测式和流体压力式)和开口式。孔隙水压力变化时测头产生的机械变化转换成电量变化信号量测的称为电测式，孔隙水压力计直接以液体或气体介质传递孔隙水压力进行量测的称为流体压力式，而开口式一般使用金属或塑料的量测管，用水位计量测。其中电测式孔隙水压力计是利用金属应变片随受荷元件变形而变形，进而导致应变片电阻发生改变的原理进行工作，具有结构简单、时滞较小、反应灵敏、性能可靠且操作方便的优点，是运用最广泛的测压计。

布置孔隙水压力计时需要依据测试对象、施工因素、地质条件及周围环境等综合考虑确定，测点确定后埋设孔隙水压力计。但有时由于场地限制等原因难以埋设孔隙水压力计。比如盾构掘进时，在掌子面埋设普通的测压计来测定孔隙水压力显然是无法实现的。而且埋设式孔隙水压力计的使用寿命受环境影响较大。

因而，客观上有必要研发新型的孔隙水压力测试装置和测试方法，以适应更多、更复杂的场合下的孔隙水压力的测试。

中国专利cn105200971b公开了一种桩土界面土和孔隙水压力测试装置及方法，高强预应力混凝土管桩外侧壁上不同截面和桩端处分别嵌入式对称安装有硅压阻式土压力计和硅压阻式孔隙水压力计，高强预应力混凝土管桩的顶部内侧开有桩身钻孔，铠装光缆通过桩身钻孔与ye2539高速静态应变仪连通；高强预应力混凝土管桩的桩端采用钢板封底，最底端的硅压阻式土压力计和硅压阻式孔隙水压力计安装在钢板的底部，且测头朝下，钢板上开有与铠装光缆配合的孔槽。该专利介绍的仅仅是针对桩土界面孔隙水压力的测量方法，而且是比较宏观的介绍，对测试仪器的具体布置方法并未做介绍；本专利的重点是将孔隙水压力计改进为一个自成系统的装置，可应用到许多工程中。适用范围更广。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种测试孔隙水压力的装置，使得一些特定情况下的孔隙水压力测试成为可能。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种测试孔隙水压力的装置，主要由储水容器、定位钢板、透水石和孔隙水压力计组成，

所述的定位钢板的中部设有开孔，

所述的储水容器与定位钢板连接，为空心结构，内部中心开孔，

所述的孔隙水压力计设置在储水容器内，

所述的透水石设置在定位钢板的的开孔内，上表面与储水容器的下表面抵接。

所述的储水容器下段的外表面设有螺纹，与定位钢板中部开孔的内螺纹匹配连接。

所述的定位钢板的中部开孔的孔径分为两级，与储水容器连接的上段孔径小于下段的孔径。

下段的孔径内壁光滑，所述的透水石填充在该段孔内。

所述的透水石为扁圆柱体结构，与定位钢板下孔尺寸相当；透水石可以使测试界面内部的孔隙水进入储水容器。

所述的孔隙水压力计经胶水固定在储水容器的开孔内。孔隙水压力计为电测式，专门定制，尺寸略小于储水容器上半部分内径，使用胶水固定其中；孔隙水压力计的导线从储水容器顶面的开孔引出，开孔间隙用胶水封堵。

所述的定位钢板的四角设置有螺栓孔，可利用螺栓将该装置固定在测试界面上。

所述的定位钢板的下表面还设有一层胶垫，保证装置的密封性能，胶垫尺寸与定位钢板一致，中心与四角开孔，孔径和位置与钢板一一对应。

整套装置的尺寸和其他细节应该根据测试对象进行设计并灵活调整，保证各部件之间匹配得当即可。一般需要与测试对象一起预制，保证定位钢板有可以固定的界面。

使用时，需要组装测试装置的各部分，使用胶水和螺栓实现；再将其安置到测试界面上，把孔隙水压力计的导线连接到应变仪上。当孔隙水通过测试界面进入储水容器，便会对孔隙水压力计产生压力，压力计将压力数据传出，实现孔隙水压力的测试。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、扩展了工程上孔隙水压力的测试范围，增强了工程施工的可监控性，间接地降低工程风险，提高了安全保障。

2、本发明可以根据定位钢板的尺寸、螺栓位置等在测试界面上制作或预留安装条件，从而方便得在各测试面进行安装并实现测试。

3、测试装置与测试界面配套制作，施工时可以连续测试，方便快捷，还可重复使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为实施例2中应用本发明进行测试的示意图；

图3为实施例3中应用本发明进行测试的示意图。

图中，1-储水容器，2-定位钢板，3-透水石，4-孔隙水压力计，5-胶水，6-螺栓，7-储水空间，8-螺旋输送机，9-测点，10-盾构机，11-土舱，12-土层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

一种测试孔隙水压力的装置，其结构如图1所示，主要由储水容器1、定位钢板2、透水石3和孔隙水压力计4组成。定位钢板2的中部设有开孔，孔径分为两级。储水容器1与定位钢板2连接，为空心结构，内部中心开孔，孔隙水压力计4设置在储水容器1内，透水石3设置在定位钢板2的开孔内，上表面与储水容器的下表面抵接，透水石3与孔隙水压力计4之间形成了储水空间7。

储水容器1下段的外表面设有螺纹，与定位钢板2中部开孔的内螺纹匹配连接。定位钢板2的中部开孔的孔径分为两级，与储水容器1连接的上段孔径小于下段的孔径。下段的孔径内壁光滑，透水石3填充在该段孔内。本实施例中使用的透水石3为扁圆柱体结构，与定位钢板2的下孔尺寸相当；透水石3可以使测试界面内部的孔隙水进入储水容器。

孔隙水压力计4经胶水5固定在储水容器的开孔内。孔隙水压力计为电测式，专门定制，尺寸略小于储水容器上半部分内径，使用胶水固定其中；孔隙水压力计的导线从储水容器顶面的开孔引出，开孔间隙也采用胶水5封堵。

定位钢板2的四角设置有螺栓孔，可利用螺栓6将该装置固定在测试界面上。另外，为了保证密封性能，还可以在定位钢板2的下表面设置一层胶垫，胶垫尺寸与定位钢板一致，中心与四角开孔，孔径和位置与钢板一一对应。

整套装置的尺寸和其他细节应该根据测试对象进行设计并灵活调整，保证各部件之间匹配得当即可。一般需要与测试对象一起预制，保证定位钢板有可以固定的界面。

使用时，需要组装测试装置的各部分，使用胶水和螺栓实现；再将其安置到测试界面上，把孔隙水压力计的导线连接到应变仪上。当孔隙水通过测试界面进入储水容器，便会对孔隙水压力计产生压力，压力计将压力数据传出，实现孔隙水压力的测试。

实施例2

螺旋输送机中渣土的孔隙水压力测试

螺旋输送机是土压平衡盾构的重要组件,对维持盾构开挖面土压平衡起着至关重要的作用。它通过控制转速来改变排土量，从而控制土舱压力，实现土舱压力与掌子面压力的平衡。将本发明固定在螺旋输送机上，就可以测试螺旋输送机输送渣土过程中，渣土中的孔隙水压力。

实施的详细情况如下：

如图2所示，在螺旋输送机8的上、下各选5个测点9，螺旋输送机制作时在这些点处预留有开孔。将组装好的测压计安装在各个测点上。螺旋输送机在运送渣土的过程中，渣土中的孔隙水由透水石进入储水容器，实现孔隙水压力的测试。

储水容器高30mm，上半部分直径26mm，下半部分直径22mm，采用铝合金制成。底面开口，直径19mm，内部有19mm×22mm的空心区域，顶部开孔直径为5mm。定位钢板尺寸52×52×15(单位：mm)，中心开孔直径为22mm和27mm，对应的厚度为10mm和5mm。钢板四角的螺栓孔直径2.5mm，螺栓孔中心距钢板边缘8.0mm。透水石直径27mm，厚5mm。孔隙水压力计为直径17mm的圆柱体，高13mm。其导线从储水容器顶面开孔引出。

测试装置与测试界面之间的橡胶垫片规格也为52mm×52mm，中心开孔直径27mm；四角开孔，孔径和位置与定位钢板一一对应。

实施例3

盾构机掌子面的孔隙水压力测试

对土压平衡盾构而言，土舱外壁与掌子面土体直接接触，将本发明安装在土舱壁上，就可以测量掌子面土体中的孔隙水压力。

实施的详细情况如下：

如图3所示，盾构机11设置在土层11中，在盾构机10的土舱11内表面选择合适位置作为测点9，盾构机制作时在这些点处预留有开孔条件。将组装好的测压计安装在各个测点上。盾构机在掘进的过程中，渣土中的孔隙水由透水石进入储水容器，实现孔隙水压力的测试。装置整体和各部件尺寸可以根据盾构机刀盘实际情况设计，不再赘述。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。