一种用于注水试验的测试装置的制作方法

本发明属于土体原位测试技术领域，涉及一种用于注水试验的测试装置。

背景技术：

土体原位测试是岩土工程勘察的重要手段之一，是在岩土层原来所处的位置，在基本保持天然结构、天然含水量以及天然应力状态的情况下，测定岩土的性质指标。其中，注水试验是通过向土体内部钻孔，并向钻孔中注水，以确定岩土层渗透系数的原位测试方法。注水试验一般分为钻孔常水头注水试验和钻孔降水头注水试验，钻孔常水头注水试验是在水头高度保持固定不变的情况下，量测岩土层的注水量随时间的变化率，钻孔降水头注水试验是量测水头高度随时间的变化率，进而确定岩土层的渗透系数。在工程应用中，注水试验的一般过程为：先采用钻机造孔，当钻穿填土层后，开始下套管隔住填土层中的地下水及保护孔壁；然后钻穿所选定的试验岩土层，便可进行注水试验。此外，还要根据试验岩土层种类及孔壁稳定性，决定是否下入护壁花管，以防孔壁坍塌。该方式步骤繁琐，操作复杂，测试效率低，且由于是在钻孔后下套管，难以保证套管与土层紧密接触，止水效果较差，降低了试验结果的准确性。

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效率高且测试精度好的用于注水试验的测试装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于注水试验的测试装置，该装置包括底座、一对分别沿竖直方向设置在底座上的液压缸、设置在两液压缸顶部并与液压缸的活塞传动连接的探杆安装架、沿竖直方向设置在探杆安装架上的静力触探杆以及注水机构，该注水机构由上而下贯穿静力触探杆的内部并与静力触探杆的底部相连通。将底座固定在测试点处，通过控制液压缸活塞的收缩，带动探杆安装架及静力触探杆向下运动，压入试验深度处，之后向上抬起静力触探杆一定距离，即可通过注水机构向静力触探杆下方的孔内注水，进行注水试验。

所述的底座上均匀布设有多个地锚。通过地锚将底座固定在测试点处，保证测试时的稳定性。

所述的探杆安装架包括沿水平方向设置在两液压缸顶部并与液压缸的活塞传动连接的横杆、一对并列设置在横杆上的竖杆以及设置在两竖杆底端的探杆固定板，所述的静力触探杆沿竖直方向设置在探杆固定板上。探杆安装架采用对称结构，保证静力触探杆运动的平稳性。

作为优选的技术方案，所述的横杆与静力触探杆固定连接。

所述的注水机构包括由上而下贯穿静力触探杆内部的水管、设置在水管上的流量控制器以及与水管的顶端相连通的水箱。当静力触探杆移动至预设深度后，水箱中的水在流量控制器的控制下，经水管注入静力触探杆下方的孔内。

所述的水管上还设有水泵，该水泵位于流量控制器与水箱之间。通过水泵的加压，将水箱中的水注入静力触探杆下方的孔内。

所述的静力触探杆的底部设有护壁花管，所述的注水机构与护壁花管的内部相连通。护壁花管是管壁上均匀开设有多个孔的钢管，既便于水的渗透，又能够防止试验岩土层的孔壁坍塌，保证测量结果的准确性。

所述的静力触探杆的外径与护壁花管的外径相等。保证在静力触探杆及护壁花管一同向下压入土体内及向上抬起一定距离的过程中，静力触探杆及护壁花管的外壁始终与土体紧密接触，有效保证了止水效果。

所述的静力触探杆的底部设有探杆凸台，所述的护壁花管的顶部套设在探杆凸台的外部，并与探杆凸台固定连接。静力触探杆通过探杆凸台与护壁花管固定连接，保证护壁花管能够与静力触探杆同步运动。

所述的探杆凸台的外壁上设有外螺纹，所述的护壁花管的内壁上设有与外螺纹相适配的内螺纹。通过螺纹连接方式，便于静力触探杆与护壁花管的拆装。可根据实际情况，选用不同长度、不同孔径分布的护壁花管。

所述的探杆凸台的底面上设有测距传感器。测距传感器能够实时监测静力触探杆下方孔内的水位高度，根据不同时间的水位变化，或保持水位相同时根据注入的水流量随时间的变化率，确定土体的渗透系数。

本发明在实际应用时，利用地锚将底座固定在测试点处，并将护壁花管安装在静力触探杆的底部；通过控制液压缸活塞的收缩，带动探杆安装架、静力触探杆及护壁花管向下运动，压入试验深度处，之后向上抬起静力触探杆及护壁花管一定距离，并通过水泵将水箱内的水经水管注入静力触探杆下方的孔内，根据不同时间的孔内水位变化，或保持孔内水位相同时根据注入的水流量随时间的变化率，确定土体的渗透系数。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)采用液压驱动方式，能够快速地将静力触探杆及护壁花管压入试验深度处，并通过注水机构直接向静力触探杆下方的孔内注水，即可进行注水试验，该方式步骤简单，方便快捷，易于操作，大大提高了原位测试的效率；

2)静力触探杆及护壁花管的外壁能够始终保持与土体的紧密接触，大大提高了止水效果，进一步保证了测试精度及试验结果的准确性；

3)静力触探杆同时起到了钻孔与止水功能，而毋需先钻孔再下套管，省时省力，对于缩短工程周期、降低成本、提高经济效益具有显著作用。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中护壁花管与静力触探杆配合的结构示意图；

图中标记说明：

1—底座、2—液压缸、3—探杆安装架、301—横杆、302—竖杆、303—探杆固定板、4—静力触探杆、401—探杆凸台、5—地锚、6—水管、7—流量控制器、8—水箱、9—水泵、10—护壁花管、11—测距传感器。

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。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例：

如图1所示的一种用于注水试验的测试装置，该装置包括底座1、一对分别沿竖直方向设置在底座1上的液压缸2、设置在两液压缸2顶部并与液压缸2的活塞传动连接的探杆安装架3、沿竖直方向设置在探杆安装架3上的静力触探杆4以及注水机构，该注水机构由上而下贯穿静力触探杆4的内部并与静力触探杆4的底部相连通。

其中，底座1上均匀布设有多个地锚5。探杆安装架3包括沿水平方向设置在两液压缸2顶部并与液压缸2的活塞传动连接的横杆301、一对并列设置在横杆301上的竖杆302以及设置在两竖杆302底端的探杆固定板303，静力触探杆4沿竖直方向设置在探杆固定板303上。

注水机构包括由上而下贯穿静力触探杆4内部的水管6、设置在水管6上的流量控制器7以及与水管6的顶端相连通的水箱8。水管6上还设有水泵9，该水泵9位于流量控制器7与水箱8之间。

如图2所示，静力触探杆4的底部设有护壁花管10，注水机构与护壁花管10的内部相连通。静力触探杆4的外径与护壁花管10的外径相等。静力触探杆4的底部设有探杆凸台401，护壁花管10的顶部套设在探杆凸台401的外部，并与探杆凸台401固定连接。探杆凸台401的外壁上设有外螺纹，护壁花管10的内壁上设有与外螺纹相适配的内螺纹。

探杆凸台401的底面上设有测距传感器11。

在实际应用时，利用地锚5将底座1固定在测试点处，并将护壁花管10安装在静力触探杆4的底部；通过控制液压缸2活塞的收缩，带动探杆安装架3、静力触探杆4及护壁花管10向下运动，压入试验深度处，之后向上抬起静力触探杆4及护壁花管10一定距离，并通过水泵9将水箱8内的水经水管6注入静力触探杆4下方的孔内，根据不同时间的孔内水位变化，或保持孔内水位相同时根据注入的水流量随时间的变化率，确定土体的渗透系数。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。