探针式土体孔隙水压力测量计的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种探针式土体孔隙水压力测量计，属于岩土试验领域。本探针式土体孔隙水压力测量计包括探针式金属测杆、锥形探头、进水孔、孔隙水压力传感器以及注水导管。本发明利用金属测杆可以直接插入土样当中的特点，通过金属测杆上部的孔隙水压力传感器精确测量岩土环剪试验过程中土样不同深度和部位处的孔隙水压力。本发明结构简单，安装使用方便，经济性和适用性俱佳，具有重要的研究应用价值。
【专利说明】探针式土体孔隙水压力测量计
所属【技术领域】
[0001]本发明涉及一种探针式土体孔隙水压力测量装置，尤其是用于岩土环剪试验过程中测量土样不同深度和不同部位处的孔隙水压力，属于岩土工程试验领域。
【背景技术】
[0002]我国是世界上遭受滑坡灾害最严重的国家之一。这些滑坡灾害发生数量多、频度高、产生的地质条件和成因机制复杂，对当地人民的生产、生活以及各项工程建设的顺利进行产生了直接的威胁，严重妨碍了我国可持续发展战略的实施。
[0003]在对滑坡现象的研究当中，针对下伏软弱滑动带处土的力学性质的研究是当前迫切需要解决的关键性问题之一。通过试验研究土在剪切过程中的力学性质是滑坡研究当中最具控制意义的环节。其中，环剪仪是研究土在剪切过程中变形与强度变化特性最为有效的手段。环剪仪的设计特点是使土样沿上下各自独立的环状剪切盒中部的预设面进行剪切，通过各种传感设备监测剪切过程中土体的变形、强度变化和孔隙水压力的变化。目前，对于环剪试验过程中孔隙水压力的监测主要是在靠近剪切面处的剪切盒内侧设置环形透水石，并使其与设置在剪切盒外侧的孔隙水压力传感器相连，最后将孔隙水压力传感器监测的孔隙水压力值转换为电信号传输到记录设备。这种孔隙水压力监测方法能够监测土体在剪切面处的孔隙水压力。但是，该监测方法存在不足之处，包括:1.加工工艺复杂，其需要在剪切盒内侧开槽，并埋设环形透水石，导致试验部件生产成本高；2.其无法量测除剪切面附近以外其它部位土体内部的孔隙水压力，因此无法反映试验过程中土体内部孔隙水运动和变化情况，导致基于试验结果的分析不能客观反映实际情况，甚至导致偏差和错误。
【发明内容】
[0004]为了克服现有环剪仪无法测量土体内部不同部位和深度孔隙水压力的不足，本发明提供一种探针式土体孔隙水压力测量计。本探针式土体孔隙水压力测量计不仅加工方法简便、生产成低而且能够准确测量环剪试验过程中土体不同部位和深度处孔隙水压力的变化情况。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:探针式土体孔隙水压力测量计包括探针式金属测杆、锥形探头、进水孔、孔隙水压力传感器以及注水导管。其中，探针式金属测杆是一根中空金属细圆管，其一端成锥形，作为探头插入土样当中。测杆杆体上设置刻度，用于测量测杆插入土样中的深度。在金属测杆靠近锥形探头处设置数个圆形进水孔，以便土样中的水能与测杆中的水连通。为了防止试验时土颗粒堵塞进水孔，在进水孔外捆扎包裹一层滤布，同时在滤布外层包裹细金属丝网并与测杆杆体焊接牢固。探杆上端与孔隙水压力传感器相连，用于量测孔隙水压力。孔隙水压力传感器通过导线与数据记录器相连。在探杆上端侧面开一注水孔并与注水导管相连，用于试验时向测杆中注水。
[0006]本设计结构利用金属测杆可以直接插入土样当中的特点，通过使测杆当中的水与土样中的水连通，进而将土中的孔隙水压力传导至金属测杆上部的孔隙水压力传感器，达到测量土样内部孔隙水压力的目的。同时，通过读取金属测杆上的刻度可以精确测量测杆插入土体内的深度，进而判断土样不同深度处的孔隙水压力。此外，通过在土样不同部位设置多个本测量计，可以达到对土样中的孔隙水进行立体监测的目的。
[0007]本探针式土体孔隙水压力测量计，结构简单，加工方便，测量效果良好。对于提高环剪试验的精度以及真实反映土体中孔隙水压力变化和运动具有显著效果，对于研究土剪切过程中水的作用具有十分重要的意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1探针式土体孔隙水压力测量计示意图
[0009]图2探针式土体孔隙水压力测量计实施例图
[0010]图中1.金属测杆，2.孔隙水压力传感器，3.导线，4.数据记录设备，5.注水导管，6.闭合开关，7.锥形探头，8.进水孔，9.滤布，10.金属丝网，11.刻度。
【具体实施方式】
[0011]在图1中，探针式金属测杆⑴上端与孔隙水压力传感器(2)相连，孔隙水压力传感器则通过导线(3)传输信号并与数据记录设备(4)连接。金属测杆(I)上部靠近孔隙水压力传感器(2)处与注水导管(5)连接，导管上设置闭合开关(6)。探针式金属测杆(I)下端设有锥形探头(7)，用于使金属测杆(I)插入土样中。金属测杆(I)下端设置进水孔(8)，用于连通金属测杆(I)内外的水。进水孔⑶外侧包裹滤布(9)和金属丝网(10)
[0012]在图2所示实例中，首先将金属测杆(I)与孔隙水压力传感器(2)相连，打开注水导管(5)向金属测杆(I)内部注水，直至金属测杆(I)内腔充满水，然后关闭注水开关(6)。将金属测杆(I)从剪切盒上部垂直插入土样当中。通过锥形探头(7)与土样的接触，感知金属测杆(I)是否插入土中，并由金属测杆(I)侧面上的刻度(11)读取插入深度。根据插入土样的不同深度，测量相应的孔隙水压力。也可以采用在土样中设置多个探针式土体孔隙水压力测量计的方法，测量土样不同部位的孔隙水压力变化情况。
[0013]本发明结构简单，安装使用方便，经济性和适用性俱佳，具有重要的研究应用价值。
【权利要求】
1.探针式土体孔隙水压力测量计，其特征在于通过探针式金属测杆、锥形探头、进水孔、孔隙水压力传感器以及注水导管测量土体不同部位和深度处孔隙水压力的变化情况。
2.根据权利要求1所述探针式土体孔隙水压力测量计，其特征在于探针式金属测杆是一根中空金属细圆管，其一端成锥形。
3.根据权利要求1所述探针式土体孔隙水压力测量计，其特征在于测杆杆体上设置刻度，用于测量测杆插入土样中的深度。
4.根据权利要求1所述探针式土体孔隙水压力测量计，其特征在于在金属测杆靠近锥形探头处设置数个圆形进水孔，以便土样中的水能与测杆中的水连通。
5.根据权利要求1所述探针式土体孔隙水压力测量计，其特征在于在进水孔外捆扎包裹一层滤布，同时在滤布外层包裹细金属丝网。
6.根据权利要求1所述探针式土体孔隙水压力测量计，其特征在于探杆上端侧面开一注水孔并与注水导管相连，用于试验时向测杆中注水。
【文档编号】G01B5/02GK104422555SQ201310382670
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】洪勇 申请人:青岛理工大学