一种“夹心”式土压力盒固定装置的制作方法

本实用新型涉及一种“夹心”式土压力盒埋设装置，主要用于隧道工程、煤矿等岩土工程及地下工程领域。

背景技术：

围岩衬砌间接触压力的测量是隧道工程中一项重要的监控量测项目，通过测量接触应力从而获取支护结构力学参数服务于隧道施工，保证隧道施工安全，但是由于实际工程中土压力盒安装环境比较困难，土压力盒与围岩的接触面实际贴合效果较差，使得土压力盒测得数据存在较大的误差。

钢弦式压力盒在围岩压力测量中数据存在误差，为了解决这类问题，专利申请号为201610917582.9的中国专利中实用新型了一种测量岩质围岩-衬砌接触压力的压力盒固定装置，专利号为201621088481.7的中国专利中公开了一种压力盒快速定位固定装置，然而现有的相关土压力盒安置方法都无法避免测量数据中由于人为扰动、接触面不贴合而带来的误差。

目前国内市场上，在土压力盒埋设问题上，还未出现一种既能够保证监测数据的准确性，同时又制作简单，施工便捷的土压力盒固定装置。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种涉及一种“夹心”式土压力盒埋设装置，安装方便快捷，接触面贴合良好，测得数据真实可靠。

为了实现本装置的目的，本实用新型采用的方案为：

一种“夹心”式土压力盒固定装置，包括置于岩体内部的内托盘和固定于岩土外部的外托盘；在所述的外托盘的内壁设置减压环形装置；所述的减压环形装置内部形成压力盒容纳腔；在所述的减压环形装置内部靠近外托盘侧设有贴合在外托盘内壁上的橡胶垫；所述的外托盘上设有微调螺栓，所述的微调螺栓使得位于容纳腔内的土压力盒表面与内托盘紧密贴合。

进一步的，所述外托盘包括一个底座和设置在底座外侧中心位置的钢筋连接杆和设置在底座内侧上的薄壁管，所述的减压环形装置设置在薄壁管内。

进一步的，在所述的减压环形装置内部靠近底盘侧设有贴合在底盘内壁上的橡胶垫。

进一步的，所述的底座、薄壁管和减压环形装置三者同心设置。

进一步的，所述的内托盘贴合岩土侧设有一个钢筋杆件，其顶部为尖状；钢制内托盘通过细长且顶部尖端的钢筋置于岩体中，保证接触面平展。

进一步的，外托盘用钢筋杆件水平焊接在钢拱架上，便于土压力盒的安置，长度25cm最佳。

进一步的，所述的底盘上设置4个两两对称的螺丝孔，夹角为90°，用于使压力盒与内托盘紧密贴合的微调螺栓，且螺栓顶部与橡胶垫平齐。

进一步的，固定外托盘的钢筋杆件长度选择为25cm。

进一步的，固定内托盘的钢筋杆件长度选择为15cm。

进一步的，固定内托盘的钢筋杆件顶部尖端，更易于内托盘置于岩体之中，并减小对于外界土体的扰动。

进一步的，外托盘的环状钢壁管略高于内部橡胶垫与土压力盒的总高度1-2mm。

进一步的，内托盘半径较容纳腔半径小1-2mm，避免减压装置的阻隔导致数据测量误差。

具体的，上述“夹心”式土压力盒的埋设方法，如下：

用内外两个钢制托盘将土压力盒夹在中间，且内托盘插入拟测土体中，外托盘焊接在格栅钢拱架上，通过位于外托盘空腔内的土压力盒与内托盘的的紧密贴合，从而获得所需的力学参数。该装置有效解决了土体刚度较差、受挤压易塑性流动的问题，避免了喷射混凝土作业导致压力盒工作面发生倾斜以及挤压土压力盒的可能，大大提高了试验精准度。

与现有测量装置相比，本实用新型装置具有以下优点：

(1)本实验装置提供了一种水平测量围岩-衬砌接触压力的压力盒固定装置，通过外托盘的钢筋连接杆可将压力盒水平固定于钢筋笼上，安装快捷简便，且易于固定装置，减少对土体的人为扰动。

(2)本实验装置包括内托盘，通过内托盘可使围岩压力通过托盘表面传递至压力盒表面，两者接触面平整，避免了由于接触面凹凸不平产生的数据误差。

(3)本实验装置中外托盘上的环形钢壁管，以及环形橡胶减压装置的设置，可使压力盒在喷射混凝土时受到挤压作用导致测量数据的错误。

(4)本实验装置中外托盘底部设置橡胶垫，通过调节微调螺栓使压力盒表面与内托盘紧密贴合。

(5)钢制内托盘与土压力盒材料刚度接近，可进一步保证量测数据的准确性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

附图1为本装置的结构示意图。

附图2为本装置的外托盘三维示意图。

附图3为本装置的内托盘三维示意图。

附图4为本装置的外托盘底座示意图。

图中：1-1外托盘，1-2螺栓，1-3橡胶垫，1-4预留线孔道，1-5减压环形装置、1-6压力盒容纳腔；2-1钢筋连接杆，2-2薄壁管，3-1内托盘，3-2钢筋杆件，3-3顶部；4-1外托盘底座，4-2螺纹孔。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中在土压力盒埋设问题上，还未出现一种既能够保证监测数据的准确性，同时又制作简单，施工便捷的土压力盒固定装置。，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种“夹心”式土压力盒埋设装置。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种“夹心”式土压力盒埋设装置，主要由三部分组成，位于土体中的内托盘3-1，钢弦式土压力盒以及固定于钢筋笼上的外托盘1-1，内外两个钢制托盘将土压力盒夹在中间；外托盘包括钢制管壁，底部设置橡胶垫，内设置减压环向装置，土压力盒数据线通过线孔连接外部；内托盘包括底盘以及插入拟测土体中的钢筋，且顶部尖端，便于插入土体；具体过程为：首先将拟测土体表面整平，插入内托盘，并使内托盘与土体紧密接触，且托盘面必须与拟测压力方向垂直；然后依次放入土压力盒和外托盘，该过程应注意内托盘、土压力计及外托盘接触面必须紧贴以固定土压力盒，使之无法滑动；最后将外托盘钢制杆焊接在格栅拱架上，完成安装。另外，由于压力盒光滑一面为工作面，安装时该面必须朝向内托盘。

下面结合附图对本实用新型专利进行进一步的说明；本发明包括置于岩体的钢制内托盘3-1，用于固定内托盘的钢筋杆件3-2，顶部3-3尖端；圆形压力盒钢制外托盘4-1，用于固定外托盘的钢筋连接杆2-1；

钢制薄壁管2-2与外托盘底座4-1焊接，内部设置减压环形装置1-5构成压力盒容纳腔1-6，保证薄壁管2-2与减压装置1-5两者圆心与底盘重合；在放置压力盒前将提前线穿过预留线孔道1-4，靠近底盘设置橡胶垫1-3，上部设置微调螺栓1-2，通过调节，使得位于容纳腔内的土压力盒表面与内托盘紧密贴合。本实用新型现场便于制作且安装方便，能够准确测量围岩与衬砌之间的接触压力数据。

作为优选方案，所述钢制内托盘通过细长且顶部尖端的钢筋置于岩体中，保证接触面平展。

作为优选方案，外托盘用钢筋杆件水平焊接在钢拱架上，便于土压力盒的安置，长度25cm最佳。

作为优选方案，外托盘底部设置4个两两对称的螺丝孔，夹角为90°，用于使压力盒与内托盘紧密贴合的微调螺栓，且螺栓顶部与橡胶垫平齐。

作为优选方案，固定外托盘的钢筋杆件长度选择为25cm。

作为优选方案，固定内托盘的钢筋杆件长度选择为15cm。

作为优选方案，固定内托盘的钢筋杆件顶部尖端，更易于内托盘置于岩体之中，并减小对于外界土体的扰动。

作为优选方案，外托盘的环状钢壁管略高于内部橡胶垫与土压力盒的总高度1-2mm，更优选地，高于1mm。

作为优选方案，内托盘半径较容纳腔半径小1-2mm，进一步优化选择1mm，避免减压装置的阻隔导致数据测量误差。

具体的使用方法，其步骤为：

1)选择测点位置并将拟测土体表面整平，操作者将内托盘随顶部尖端人工伸入岩体中，使内托盘与土体紧密接触，且托盘面必须与拟测压力方向垂直，操作过程中尽量避免对土体产生较大的人为扰动；

2)组装土压力盒外托盘装置，调节4个微调螺栓，使得微调螺栓的顶部与橡胶垫的地面平齐，放置减压环形装置即橡胶圈，而后将土压力盒数据线穿过线孔，放置好土压力盒；

3)操作者将外托盘焊接在格栅拱架上上，使内托盘正好位于容纳腔内且不接触减压橡胶装置，避免在测量过程中受到橡胶圈的影响；

4)操作者调节微调螺栓，使得土压力盒接触面与内托盘紧密贴合，而后浇筑混凝土。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。