孔压传感器整体式埋设装置、孔压传感器埋设结构、其制作及安装方法与流程

本发明涉及孔隙水压力原位测试的技术领域。

背景技术：

岩土工程专业领域，无论是现场施工或是从事科学研究，经常需要开展原位测试，获取必要的评估指标。孔隙水压力是岩土工程专业的一项重要观测指标，现场经常需要埋设孔隙水压力计，根据观测结果判断土体加固效果、研究土体强度变化规律、分析土体固结状态等。

传统的孔压传感器埋设方案主要有3种：1、单孔单埋。利用钻机的钻杆压入指定设计标高；2、单孔多埋。钻机钻至设计底标高，将孔压传感器分别放至各自设计标高，拔出套管，塌孔埋设；3、单孔多埋。钻机钻至设计底标高，利用钻杆压入、埋设最深的孔压传感器，然后向孔内投放膨润土球至第2个孔压传感器标高，埋设第2个孔压传感器，之后以此类推进行埋设。以上方案中，就单孔单埋的方案而言，其所测得孔压数据并非同一竖直平面内的孔压值，不具备可比性；其次，埋设过程中，孔压传感器压入地基产生的超孔隙水压力需要一段时间进行消散，必须要工期许可，否则对所测结果准确度产生影响；再者，如果需要测量不同深度的孔压结果时，该方案需要多个钻孔，成倍的增加埋设成本。对方案2而言，自行塌孔的方法非常容易造成串孔，导致不同深度的测试结果没有差别，严重影响数据采集的准确度。而方案3，底部的孔压传感器，同样存在需要超静孔压消散的问题；而上部抛填膨润土球的操作，质量难以控制，下沉时间难以掌控，一般都需要较长的时间。

可见，传统的孔压传感器埋设方法在安装可操作性、安装质量控制、安装成本控制、测试结果的准确度方面存在某一些或者多项的不足的地方。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种改进的孔压传感器装置，以便提高测试精度。

一种孔压传感器整体式埋设装置，其包括一孔压传感器及一圆筒形壳体，所述圆筒形壳体底部连接有用于封闭上端管口的圆锥形端头，圆筒形壳体下段填充有膨润土球且管壁上开设有多个通孔，圆筒形壳体上段填充有砂且管壁上开设有若干条轴向的内外贯通的狭长通槽，通槽外包裹有纱网并扎紧，圆筒形壳体上段设有一用于封闭上端管口的圆形钢板，所述孔压传感器贯穿圆形钢板且埋设于填充砂内，孔压传感器的顶部露于圆形钢板之上并系有与外部相连的传感器水工线，圆筒形壳体顶部设有供悬吊固定的结构。

所述圆锥形端头的上端设有外螺纹，圆筒形壳体底部设有内螺纹且与圆锥形端头上端可拆卸地螺纹连接。

圆筒形壳体下段的通孔孔径为10～15mm，小于膨润土球的粒径。

圆形钢板焊接固定于圆筒形壳体的内壁。

圆形钢板中心开设有通孔，通孔内壁有内螺纹，孔压传感器上部管外壁设有外螺纹且与通孔内螺纹可拆卸地螺纹连接。

狭长通槽有三条，按120°角的间隔周向均布于圆筒形壳体。

一种孔压传感器埋设结构，其包括设于同一竖直钻孔内的若干个如上任一所述的孔压传感器整体式埋设装置,上下相邻的两个孔压传感器整体式埋设装置之间设有填充砂石阻隔。

一种如前所述的孔压传感器埋设结构的制作及安装方法，其包括以下安装步骤：

1)预制圆形钢板、圆筒形壳体、圆锥形端头；

2)将孔压传感器安装固定于圆形钢板，圆形钢板固定于圆筒形壳体内壁，倒置圆筒形壳体，通槽外部包裹纱网，并扎紧固定，填砂，填膨润土球，安装圆锥形端头，在圆筒形壳体顶部固定挂绳，从而制作好孔压传感器整体式埋设装置；

3)根据孔压传感器的设计埋深钻孔；

4)拉住挂绳，将第一个孔压传感器整体式埋设装置慢慢放入钻孔内至指定埋深；

5)在钻孔内填砂石子至第二个孔压传感器整体式埋设装置的埋设深度，埋设第二个孔压传感器整体式埋设装置；

6)重复步骤5)直至埋设所有孔压传感器整体式埋设装置。

本发明将孔压传感器制作成整体式的结构，对其埋设和测试在多方面进行了改进。固定了传感器在装置中的位置，方便计算和控制孔压传感器埋深；设计了锥端头，提高结构整体入土后的稳定，提升埋深控制水平；设置了大厚度膨润土隔离层，增强防止串孔的效果；采用在不锈钢圆筒侧面大开孔、传感器周边填砂等做法，减少不锈钢圆筒对测试过程的影响，提高测试精度；方便单孔多埋，降低埋设成本。该装置最大的创新点在于既保证了各基本项的改进，又在将各个改进优势充分发挥的前提下，利用整体式设计将其有机的融为一体。

附图说明

现结合说明书附图，对本发明的技术方案作进一步地描述。

图1为本发明的孔压传感器整体式埋设装置的整体结构示意图；

图2为本发明的孔压传感器整体式埋设装置的圆筒形壳体的结构连接示意图；

其中，钢丝绳1；传感器水工线2；钢板3；孔压传感器4；圆筒形壳体5；吊环6；切割孔7；通槽8；圆锥形端头9；纱网10，填充砂11，膨润土球12。

具体实施方式

以下仅为本发明的实施范例，不能以此限定本发明的范围。但凡依本发明申请专利范围所作的非实质性变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

如图1所示为本发明的一种孔压传感器整体式埋设装置，其包括孔压传感器4及圆筒形壳体5，所述圆筒形壳体底部连接有用于封闭上端管口的圆锥形端头9，圆筒形壳体顶部固定有吊环6，吊环6系有钢丝绳1。

圆筒形壳体下段填充有膨润土球12且管壁上开设有多个通孔8，圆筒形壳体上段有填充砂11且管壁上开设有若干条沿壳体长度方向的内外贯通的狭长通槽8，通槽8外包裹有纱网10并扎紧。圆筒形壳体上段设有一用于封闭上端管口的圆形钢板3，所述孔压传感器4贯穿圆形钢板3且埋设于填充砂11内，孔压传感器的顶部露于圆形钢板之上并系有与外部相连的传感器水工线2。

作为优选方式，圆筒形壳体上段的狭长通槽有三条，按120°角的间隔周向均布于圆筒形壳体。圆筒形壳体下段的通孔孔径为10～15mm，小于膨润土球的粒径20～30mm。膨润土的填充高度为500～600mm，以满足较好的防止串孔效果。

圆锥形端头的上端设有外螺纹，圆筒形壳体底部设有内螺纹,可与圆锥形端头上端可拆卸地螺纹连接。

圆形钢板采用焊接的方式固定于圆筒形壳体的内壁。圆形钢板中心开设有通孔，通孔内壁有内螺纹，孔压传感器上部管外壁设有外螺纹可与通孔内螺纹可拆卸地螺纹连接。

本发明的孔压传感器整体式埋设装置可以单孔多埋，其制作及安装步骤以下：

1)预制圆形钢板3、圆筒形壳体5、圆锥形端头9；

2)将孔压传感器4安装固定于钢板3，倒置圆筒形壳体5，在其通槽8外部包裹纱网10，并扎紧固定，填充砂，填膨润土球，然后安装圆锥形端头9，在圆筒形壳体顶部吊环6及钢丝绳1，从而制作好孔压传感器整体式埋设装置；

3)根据孔压传感器的设计埋深钻孔；

4)拉住钢丝绳1，将第一个孔压传感器整体式埋设装置慢慢放入钻孔内至指定埋深；

5)在钻孔内填砂石，使其覆盖第一个孔压传感器顶部并到达第二个孔压传感器整体式埋设装置的埋设深度，埋设第二个孔压传感器整体式埋设装置；

6)重复步骤5)直至埋设所有孔压传感器整体式埋设装置。