囊压测试方法与测试装置与流程

本发明涉及岩土工程检测测试及地下工程施工领域。

背景技术：

岩土工程检测测试是为土木工程设计与施工提供基础土工稳定与变形计算参数的重要依据之一，也是为土木工程施工提供基础土性数据的主要技术手段之一。近几十年来，岩土工程检测测试技术虽然有所发展，但进展缓慢。直至现在，能应用于工程实践的岩土工程原位测试技术主要包括静力触探试验、十字板剪切试验、旁压试验、贯入试验几种。该领域的技术进步与蓬勃发展的岩土工程需求极不相配，主要表现在，一方面，现行应用于工程实践的岩土工程检测测试技术数十年来鲜有变化，工程实践越来越偏向于根据工程经验打折使用土工参数，另一方面，工程实践中所用的计算参数一直以室内土工试验参数为主，土工原位测试参数一般作为地基土分层参考或施工难易程度参考使用。目前土工原位测试参数的设计计算使用多限于经验公式，基本没有理论基础。随着电子信息技术的飞速发展，数值计算技术越来越成熟，有限元等数值计算方法在机械工程、土木工程中的结构工程中得到广泛应用。有限元数值计算方法，具有适应强、结果细致等诸多优点，但在岩土工程领域中，有限元计算结果能直接应用于工程实践的寥寥无几。究其原因，有限元计算方法的本身是严谨的，计算结果与实际结果误差大及不稳定的主要原因在于计算所依据的土体参数可靠性差，现有的岩土工程原位测试技术所能提供的参数虽然可靠度高，但原位测试参数单一，测试的应力与位移边界条件不清，难以依据土体原位测试结果进行有限元计算。且现有技术中的原位测试参数难以依托合适的理论进行相互印证。原位测试技术的优点明显，比如可反应原位土体特性，可减少式样扰动、卸荷效应、人为影响等不利因素的影响。也正是因为目前岩土原位测试技术发展不能满足岩土工程活动需要，造成工程实践中，一方面缺乏准确的计算分析依据，一味的提高安全系数，造成巨大浪费，另一方面，计算分析方法可能掩盖某些不利影响因素，造成工程事故。工程实践亟待解决岩土工程设计施工所需的确切岩土体力学特性参数与相适应的理论计算方法。

在地下工程施工领域，如盾构隧道掘进、顶管顶进、基坑开挖过程中，伴随着邻近区域内土体应力场变化，有时伴随着土体应力水平的减小，有时伴随着土体应力水平的增加，土体应力场变化带来土体及依土而建建(构)筑物的位移与变形，影响施工区域附近的周边环境的安全，如何在施工过程中即时探测并调节施工面附近土体应力场，具有重大的工程意义，也是目前地下工程施工面临的难题之一。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是提供第一种囊压测试方法，该第一种囊压测试方法可测定多个原位土体应力应变特征参数，可直接用于岩土工程稳定与变形计算分析。

该第一种囊压测试方法包括以下步骤：

a)在土体中成孔，置入两个或两个以上能够承压的密封囊袋；

b)向密封囊袋内充入流体；

c)改变密封囊袋内流体的压强，测定该密封囊袋及邻近密封囊袋外侧的土体应力与位移变化；

d)假定土体力学特性参数为未知数，代入步骤c)中测定的土体应力测试值与相对应的位移测试值，根据土体受力平衡方程式，建立土体囊压平衡方程式；

e)求解步骤d)中确立的土体囊压平衡方程式，获得土体的力学特性参数。

本发明的第二个目的是提供第二种囊压测试方法，该第二种囊压测试方法，可以根据设定的原位土体应力或位移边界条件，测定土体强度指标。

该第二种囊压测试方法包括以下步骤：

a)在土体中成孔，置入两个或两个以上能够承压的密封囊袋；

b)向密封囊袋内充入流体；

c)改变密封囊袋内流体的压强，使得该密封囊袋附近的一个或多个密封囊袋内压强保持不变或体积保持不变，模拟设定应力边界条件或位移边界条件，测定密封囊袋内压强与密封囊袋的体积；

d)根据密封囊袋内流体的压强变化及其相应的体积变化，结合应力边界条件或位移边界条件，确定土体强度指标。

本发明的第三个目的是提供第三种囊压测试方法，该第三种囊压测试方法，可测定邻近孔土体应力变化及邻近孔的土体位移，能提供多种原位土体应力应变特征参数，可直接用于岩土工程稳定与变形计算分析。

该第三种囊压测试方法包括以下步骤：

a)在土体中成孔，置入两个或两个以上能够承压的密封囊袋，并在邻近位置埋设测斜管、土体分层沉降观测点或土体应力观测点中的一种或几种组合；

b)向密封囊袋内充入流体；

c)改变密封囊袋内流体的压强，测定邻近孔位置土体的位移与应力；

d)假定与土体力学特性参数为未知数，代入步骤c)中测定的土体应力与相对应的位移，根据土体受力平衡方程式，建立土体囊压平衡方程式；

e)求解步骤d)中确立的土体囊压平衡方程式，获得土体力学特性参数或强度指标。

本发明的第四个目的是提供第四种囊压测试方法，该第四种囊压测试方法可在土体受到密封囊袋挤压后，测定密封囊袋邻近土体的竖向位移，也可以给土体施加斜向荷载，测定密封囊袋与土体接触面的变形与应力，可为求解土体水平向与竖向应力应变关系及土体各向异性特征参数提供试验依据。

该第四种囊压测试方法包括以下步骤：

a)在土体中钻变截面孔，并将柱状密封囊袋与圆台状密封囊袋置入孔中；

b)通过注入流体使柱状密封囊袋及圆台状密封囊袋与土体紧密接触；

c)向柱状密封囊袋内充入流体，通过柱状密封囊袋内流体压强的改变实现对柱状密封囊袋外围土体加载或卸载，同时通过圆台状密封囊袋内的流体压强与体积改变测定外围土体的应力与位移；或者通过圆台状密封囊袋对接触面土体进行加载或卸载，通过柱状密封囊袋内的流体压强与体积改变测定柱状密封囊袋外围土体的应力与位移；

d)假定土体力学特性参数为未知数，代入步骤c)中测定的土体应力测试值与相对应的位移测试值，根据土体受力平衡方程式，建立土体囊压平衡方程式；

e)求解步骤d)中确立的土体囊压平衡方程式，获得土体力学特性参数或强度指标。

本发明的第五个目的是提供第一种囊压测试装置，该种囊压测试装置可以完成前述的第一种至第三种囊压测试，试验操作简单，精度高。

该第一种囊压测试装置包括密封囊袋、中心轴、流体通道、流体输入输出装置、流体压强计、流体流量计、水平分割板七部分，其中的密封囊袋为具备承担一定压强且体积可变的袋状装置；中心轴为具备一定刚度与强度的中空的管状结构；流体通道是一端与密封囊袋连通，另一端设置于操作面的管状通道；流体输入输出装置是与流体通道连接且能够控制流体进出密封囊袋的装置，流体压强计是测定密封囊袋内流体压强的装置；流体流量计是测定进出密封囊袋流体体积的装置；水平分割板是将两个或多个密封囊袋进行隔离的板状结构；密封囊袋位于中心轴的外围，水平分割板与中心轴连接。

本发明的第六个目的是提供第二种囊压测试装置，该第二种囊压测试装置可以完成前述的第四种囊压测试，试验操作简单，精度高，试验成本低。

该第二种囊压测试装置包括柱状密封囊袋、中心轴、流体通道、流体输入输出装置、流体压强计、流体流量计、圆台状密封囊袋、水平分割板八部分，其中的柱状密封囊袋为具备承担一定压强且体积可变的圆柱形袋状装置；中心轴为具备一定刚度与强度的中空的管状结构；流体通道是一端与密封囊袋连通，另一端设置于操作面的管状通道；流体输入输出装置是与流体通道连接且能够控制流体进出密封囊袋的装置，流体压强计是测定密封囊袋内流体压强的装置；流体流量计是测定进出密封囊袋流体体积的装置；圆台状密封囊袋是具备承担一定压强且体积可变的下口小上口大的圆台状装置；柱状密封囊袋与圆台状密封囊袋位于中心轴的外围，水平分割板是将柱状密封囊袋与圆台状密封囊袋进行隔离的板状结构，水平分割板与中心轴连接。

本发明的第七个目的是提供一种用于囊压测试成果分析的囊压有限单元计算方法，该方法可直接利用囊压测试参数，通过有限元分析计算岩土力学特性参数。

该囊压有限单元计算方法包括如下步骤：

a)选定囊压有限元计算的土体边界；

b)确定土体边界的位移边界条件与应力边界条件；

c)假定有限元计算所需的土体力学特性参数；

d)根据囊压试验的加载或卸载条件，依据步骤c)假定的土体力学特性参数及步骤b)确定位移边界条件与应力边界条件，计算囊压试验中邻近加载位置且具有试验测试点的土体位移与应力；

e)将步骤d)中试验测试点位移与应力计算值与实测值比较，修正步骤c)中假定的土体力学特征参数；

f)重复步骤c)至步骤e)，直至试验测试点位移与应力计算值与实测值的差值满足计算精度要求，确定土体力学特性参数。

本发明的第八个目的是提供第五种囊压测试方法，该第五种囊压测试方法可以实时探测土体应力场的变化，并可根据工程需要，对土体应力场的变化予以实时调节，以实时控制地下工程施工时周边被保护对象的位移与变形。

该第五种囊压测试方法包括以下步骤：

a)在土体中成孔，置入两个或两个以上能够承压的密封囊袋；

b)向密封囊袋内充入流体；

c)测试密封囊袋内流体的压强，测定密封囊袋及邻近密封囊袋外侧的土体应力；

d)通过不同位置土体应力的测定，判断地下工程施工对邻近区域土体应力场的影响；

e)通过调节密封囊袋内流体的压强与体积，调节地下工程施工对邻近区域土体应力场的影响；

f)通过土体应力场调节，控制地下工程施工对邻近被保护对象的影响。

本发明的第九个目的是提供第三种囊压测试装置，该第三种囊压测试装置可与如盾构机、顶管机等地下工程施工设备相结合，在地下盾构掘进及顶管顶进等地下工程施工过程中，探测并调节邻近区域土体的应力场变化，实现地下工程施工影响实时控制。

该第三种囊压测试装置包括掌子面、切削刀盘、密封囊袋、流体输入输出装置、动力装置五部分，其中的掌子面为顶管或盾构掘进设备或开挖施工面与土体的分界面，切削刀盘为地下工程挖掘装置，密封囊袋为具备承担一定压强且体积可变的袋状装置，流体输入输出装置是与流体通道连接且能够控制流体进出密封囊袋的装置，动力装置是为密封囊袋置入土体提供动力或为切削刀盘提供动力的装置，密封囊袋与流体输入输出装置通过流体通道穿越掌子面连接，切削刀盘与密封囊袋设置在掌子面迎土面一侧，流体输入输出装置与动力装置位于掌子面的背土面一侧。

本发明的囊压测试方法、囊压测试装置及囊压有限元计算方法，解决了岩土工程原位测试领域测试参数单一、边界条件不清而产生的诸多应用障碍，既实现了原位土体加载或卸载位置应力位移测试，又实现了邻近土体在加载或卸载后的应力位移测试，从而便于构建原位测试清晰的应力与位移边界条件，为建立基于原位测试的土体本构关系奠定了试验基础，试验结果可直接应用于岩土体的应力应变参数及强度指标计算分析，试验装置不但可以测试原位土体应力场，而且可在测试过程中调节土体应力场，可用于控制土体位移。本发明的测试方法、计算方法与测试装置，简单实用，测试便捷，精度高，稳定性好。

附图说明

图1为本发明的第一、三、四、五实施例所用的第一种囊压测试装置剖面示意图；

图2为本发明的第五个实施例所用的一种囊压测试点平面布置示意图；

图3为本发明的第五个实施例所用的一种囊压测试点剖面示意图；

图4为本发明的第二、第六个实施例所用的第二种囊压测试装置剖面示意图；

图5为本发明的第九个实施例所用的第三种囊压测试装置正视示意图；

图6为本发明的第九个实施例所用的第三种囊压测试装置剖面示意图。

具体实施方式

作为本发明的第一个实施例，下面结合图1介绍本发明的第一种囊压测试装置结构构造与工作原理。该第一种囊压测试装置包括密封囊袋(1)、中心轴(3)、流体通道(4)、流体输入输出装置(7)、流体压强计(6)、流体流量计(5)、水平分割板(2)七部分，其中的密封囊袋(1)为具备承担一定压强且体积可变的袋状装置，可用具有伸缩性能的弹性袋制作，也可用能折叠的高强材料制作，要求具备密封性能，并能承担一定的压力，另外要求体积可变；中心轴(3)为具备一定刚度与强度的中空的管状结构，设置为中空管状结构的主要目的是可提供流体通道(4)的存放空间，并在实施过程中对流体通道(4)进行保护；流体通道(4)是一端与密封囊袋(1)连通，另一端设置于操作面的管状通道，密封囊袋(1)一般体积不大，流体通道(4)宜采用小直径的管状结构制作，直径小一方面站用空间小，另一方面便于准确计算流体体积；流体输入输出装置(7)是与流体通道(4)连接且能够控制流体进出密封囊袋(1)的装置，流体压强计(6)是具备测定密封囊袋(1)内流体压强的装置；流体流量计(5)是具备测定进出密封囊袋(1)流体体积的装置；水平分割板(2)是将两个或多个密封囊袋(1)进行隔离的板状结构；密封囊袋(1)位于中心轴(3)的外围，水平分割板(2)与中心轴(3)连接，设置水平分割板(2)的目的是将密封囊袋(1)在沿中心轴(3)的方向分割，以便于可以通过密封囊袋(1)的体积准确计算密封囊袋(1)的直径。本发明的第一种囊压测试装置的工作机理是在操作面处向深埋于土体中的密封囊袋(1)输入输出流体，通过流体的压强计算密封囊袋(1)内流体压强，进而计算密封囊袋(1)与土体接触面的压应力，通过测定充入密封囊袋(1)内流体体积，假定密封囊袋(1)为以水平分割板(2)为界线的圆柱体，进而计算密封囊袋(1)的半径，推算与密封囊袋(1)接触面位置的土体位移。可通过设置多个密封囊袋(1)，并以不同的密封囊袋(1)内压强与体积，模拟密封囊袋(1)接触面处土体的位移与应力边界条件与加卸载特征，测定土体在特定应力位移边界条件下，加卸载后内部的应力位移变化，从而测算土体的力学特征参数与强度指标。

作为本发明的第二个实施例，结合图4，介绍本发明的第二种囊压测试装置结构构造与工作原理。本发明的第二种囊压测试装置的结构构造如图4所示，其工作原理与第一种囊压测试装置基本相似，不同点在于以下两点，第一点是设置了一个圆台状的密封囊袋(1)，主要目的是可以提供斜向的加卸荷应力，也可以测定密封囊袋(1)与土体接触面的斜向的位移，从而测定土体垂直向与水平向各向异性对测试结果的影响，也能更好地模拟工程实际加卸荷及应力应位移界条件；第二个不同点是试验适合于变截面的钻孔。在本实施例中，可将密封囊袋(1)与钻孔器具相结合设置，可在底部设置钻头(8)，可在圆台状密封囊袋(1)位置设置相似斜度的扩孔钻具(10)。在本实施例中，为了便于区分，将圆台状密封囊袋标记为(14)，圆柱状密封囊袋标记为(1)，两者结构构造与材料可相同，区别在于形状不同。

作为本发明的第三个实施例，主要结合图1，介绍本发明的第一种囊压测试方法。在本实施例的第一步，在土体中成孔，置入两个或两个以上能够承压的密封囊袋(1)。在本步骤中，可以先钻孔，再放入密封囊袋(1)，也可以将密封囊袋(1)及试验仪器的其他构件固定在钻杆上，形成自钻进的囊压测试装置。在本实施例中，放入密封囊袋(1)的多少，根据土层分布及试验要求定。完成第一步，进入第二步。本步骤是向密封囊袋(1)充入流体，为了便于密封囊袋(1)放入钻孔，密封囊袋(1)在放入钻孔前，其直径应小于钻孔直径。在放入土体后，试验前，应先向密封囊袋(1)充入一定量的流体，目的是使得密封囊袋(1)与孔壁土体紧密接触，必要时，应施加一定的初始应力，将钻孔留下的泥浆及孔壁表面的空隙消除。完成第二步，进入第三步。改变密封囊袋(1)内的压强，测定该密封囊袋(1)及邻近密封囊袋(1)外侧的土体应力与位移变化。可按照第一个实施例所介绍的方法，假定密封囊袋(1)充入流体后为圆柱形，通过充入密封囊袋(1)流体的体积计算密封囊袋(1)的直径，对比密封囊袋(1)直径的变化，从而测算密封囊袋(1)外侧土体位移变化。可通过与各密封囊袋(1)连通的流体压强计(6)测算各密封囊袋(1)内的流体压强，进而计算各密封囊袋(1)外侧土体应力。完成第三步，进入第四步。本步骤主要是建立土体囊压平衡方程式。可根据不同的囊压测试方法特点，结合力学分析完成。在本实施例中，可假定土体在水平方向各向同性，结合密封囊袋(1)为圆柱形，试验孔均为直径较小的圆孔且很深的特点，可认为试验过程中，土体为轴对称的半无限体，借用小孔扩张理论公式建立土体平衡方程式。方程式中涉及的土体各变形特性参数先假定为未知数，代入第三步中测定的土体应力测试值与相对应的位移测试值，建立土体囊压平衡方程式。在本步骤中，也可以利用有限单元法建立土体囊压平衡方程式组。在本实施例中，根据轴对称原理，取距离试验孔较远位置的边界为位移为零的位移边界条件，以试验孔位置的测定的孔壁处位置土体的应力与位移作为孔壁边界条件，划分单元，假定土体力学特性参数为未知数，建立隐含未知数的土体刚度矩阵，组建土体有限元平衡方程式组，即建立了以矩阵形式存在的土体囊压平衡方程式组。完成第四步，进入第五步。本步骤主要是求解第四步中确立的土体囊压平衡方程式，获得与土体力学特性参数。在本步骤中，可使用迭代法进行求解，对于以矩阵形式出现的囊压平衡方程式组，可依据矩阵理论进行求解。当然，要获得确定解，需要提供足够多的试验点测试值，当试验点测试值较多时，会出现多解现象，可采用多解的平均值作为计算结果。从而完成本发明的第一种囊压测试方法。

作为本发明的第四个实施例，主要结合图1介绍本发明的第二种囊压测试方法。本发明的第二种囊压测试方法的试验目的与第一种囊压测试方法不同，本实施例的囊压试验是以确定土体的强度指标为目的。本实施例的第一步与第二步同上述的第三个实施例。在第三步，改变密封囊袋(1)内的压强，使得该密封囊袋(1)附近的一个或多个密封囊袋(1)内压强保持不变或体积保持不变，模拟设定应力边界条件或位移边界条件，并测定密封囊袋(1)内压强与密封囊袋(1)的体积。因土体的强度指标与土体的加卸荷条件密切相关，加荷条件下的强度指标与卸荷条件下的强度指标是不同的，一般情况下加荷条件下的强度指标较高。本实施例，采用囊压试验确定土体强度指标，可以通过做破坏试验点处密封囊袋(1)内部流体压强的调整模拟加卸荷试验应力边界条件。也可以通过调整试验点密封囊袋(1)附近的密封囊袋(1)的体积，控制试验点附近的位移边界条件。原位试验边界条件不清晰是土体原位测试成果应用受限的关键原因之一，本发明的第二种囊压测试方法在测试土体强度指标的同时解决了这一难题。本步骤中，一般要求试验点处密封囊袋(1)外侧的土体达到加压极限破坏或减压卸荷极限破坏。完成第三步，进入第四步。本步骤主要是对试验数据结果的整理分析。根据各密封囊袋(1)内流体压强变化及其相对应的体积变化确定相应密封囊袋(1)外侧土体在各种加卸荷步骤中的应力与位移，确定破坏过程中多点位土体的应力边界条件或位移边界条件，确定土体强度指标。在本步骤中，可利用数值分析确定土体强度指标，也可以参照现行规范中的深层载荷试验等判定承载力的方法确定土体破坏时的加卸荷量，进而计算出土体的强度指标。完成本实施例所介绍的第二种囊压测试方法。

作为本发明的第五个实施例，主要结合图1、图2、图3介绍本发明的第三种囊压测试方法。本实施例与前述第三个实施例相似，不同点在于，在本实施例的第一步中，较第三个实施例增加了在囊压试验孔(11)邻近位置埋设的如图2与图3所示的测斜管(12)、土体分层沉降观测点(13)、土体应力观测点(9)中的一种或几种组合。主要目的是在囊压试验孔(11)进行囊压试验时，增加囊压试验孔(11)外侧一定距离范围内的土体应力与位移观测点，能更好地确定土体应力与位移边界条件，同时更准确的测定土体加卸荷后，邻近土体的应力位移变化。为了便于试验结果分析，宜将监测点埋设于试验孔周围等距离的圆柱面上，如图2与图3所示。也可埋设囊压试验孔(11)测定土体的水平向压应力与位移。与第三个实施例相比，在第四步建立囊压平衡方程式时，可以选择如图2与图3所示圆柱状土体作为隔离体，依据土体水平向各向同性的假定，可在计算分析中直接根据试验测试结果确定隔离体的应力边界条件与位移边界条件。从而完成本实施例的第三种囊压测试方法。

作为本发明的第六个实施例，主要结合图4介绍本发明的第四种囊压测试方法。本实施例与前述第三个实施例相似，不同点在于，在第一步中采用的囊压测试装置不同。在本实施例的第一步，采用如图4及前述第二个实施例所介绍的第二种囊压测试装置进行试验。第二种囊压测试装置与第一种囊压测试装置的区别主要在于可以对试验孔土体施加或卸除斜向荷载。因土体水平向成层分布，各向异性是土体重要特征之一，本实施例所介绍的方法向土体施加卸斜向荷载，再测定在斜向荷载作用下，圆柱状密封囊袋(1)的应力与位移响应，也可以通过圆柱状密封囊袋(1)施加水平向荷载，通过圆台状密封囊袋(14)测定斜向应力与位移响应，因斜向应力与位移可以分解为水平与垂直向的组合，故本实施例介绍的第四种囊压测试方法可测定土体各向异性的影响。

作为本发明的第七个实施例，主要介绍本发明的囊压有限单元计算方法。在本实施例的第一步，根据本发明前述第一种至第四中囊压测试方法的中的一种或几种组合，选定囊压有限元计算的土体边界。本步骤中，土体边界的选择是根据试验过程中位移或应力明确的位置作为土体边界。例如，针对前述的第三个、第四个与第六个实施例，可认为在离试验孔足够远的位置，在试验过程中，土体的位移为零，即可选择以试验孔为中心，直径足够大的柱状面作为有限元计算土体边界。再如前述的第五个实施例，因在如图2所示的土体柱状面上设置有土体位移、应力监测仪器，可以根据试验测定结果确定如图2所示的土体柱状面的位移边界条件与应力边界条件，故可选择如图2所示的柱状面作为有限元计算的土体边界。完成第一步，进入第二步。本步骤是在第一步的基础上，确定土体边界的位移边界条件与应力边界条件，作为有限元计算的依据。例如，对于前述第三个、第四个与第六个实施例，有限元计算的边界条件可设定为，边界面上的结点位移为零；对于第五个实施例，可将边界面上的结点应力与位移设定为如前所述的测定值。完成第二步，进入第三步。本步骤中，选定有限元计算所需的本构模型，根据计算模型结合数值计算或工程实践经验，假定所需的土体力学特性参数初始值。完成第三步，进入第四步。本步骤中，将囊压测试的加载条件转化为有限元计算所需的荷载矩阵，依据上述第三步假定的土体力学特性参数及第二步确定位移边界条件与应力边界条件，即可进行土体有限元计算，可以计算单元结点的应力与位移初始值，计算囊压试验中邻近加载位置且具有试验测试点的土体位移与应力。本步骤计算内容，主要参照有限元计算方法完成。完成第四步，进入第五步。本步骤将第四步中试验测试点位移与应力的计算值与实测值比较，修正第三步中假定的土体力学特征参数，以实现下一次计算值更接近实测值的目标。完成第五步，进入第六步。本步骤为迭代计算的重复步骤，重复第三步至第五步，直至试验测试点位移与应力计算值与实测值的差值满足计算精度要求，从而确定最后选用的参数值为土体力学特性参数。完成本发明的囊压有限元计算方法。

作为本发明的第八个实施例，主要介绍本发明的第五种囊压测试方法。该第五种囊压测试方法的第一步～第三步，与本发明的第一个实施例相似，主要目的是通过密封囊袋(1)内的流体测定土体中多点应力与位移。本实施例与第一个实施例测试目的与测试成果应用不同，第一个实施例进行囊压测试的目的是测定土体参数，本实施例囊压测试的目的是测定土体应力场及位移场在地下工程施工过程中的变化并实时调节。在本实施例的第四步中，通过不同位置土体应力的测定，判断地下工程施工对邻近区域土体应力场的影响。地下工程的施工，如盾构隧道的掘进、顶管的顶进及利用其他工艺进行地下工程施工时，在距离施工面不同的距离，施工引起的土体应力场变化是不同的，可通过不同位置土体应力测试、对比，判断地下工程施工引起的应力场变化。完成第四步，进入第五步。在本步骤中，可通过调节密封囊袋(1)内流体的压强与体积，对密封囊袋(1)外围的土体进行加载或卸荷，调节地下工程施工对邻近区域土体应力场的影响。完成第五步，进入第六步。在本步骤中，通过土体应力场调节，可即时避免地下工程施工导致的土中应力过度集中或者大幅度释放，维持施工区域附近土体应力场总体稳定，从而控制地下工程施工对邻近被保护对象的影响。完成本发明的第五种囊压测试方法。

作为本发明的第九个实施例，主要介绍本发明的第三种囊压测试装置的结构构造与工作原理图。如图5与图6所示，本发明的第三种囊压测试装置包括掌子面(15)、切削刀盘(16)、密封囊袋(1)、流体输入输出装置(7)、动力装置(17)五部分，其中的掌子面(15)为顶管或盾构掘进设备或开挖施工面与土体的分界面，切削刀盘(16)为地下工程挖掘装置，密封囊袋(1)为具备承担一定压强且体积可变的袋状装置，流体输入输出装置(7)是与流体通道(4)连接且能够控制流体进出密封囊袋(1)的装置，动力装置(17)是为密封囊袋(1)置入土体提供动力或为切削刀盘(16)提供动力的装置，密封囊袋(1)与流体输入输出装置(7)通过流体通道(4)穿越掌子面(15)连接，切削刀盘(16)与密封囊袋(1)设置在掌子面(15)迎土面一侧，流体输入输出装置(7)与动力装置(17)位于掌子面(15)的背土面一侧。本发明的第三种囊压测试装置的工作原理是这样的，顶管机或盾构机在掘进的过程中，会造成前方土体的应力水平因应力集中而提高或应力消散而降低，原位土体应力的改变是地下穿越施工过程中造成对被保护对象产生影响的根源。本发明的第三种囊压测试装置通过在切削刀盘(16)前部一定距离位置，预先置入密封囊袋(1)，通过密封囊袋(1)探测掘进过程对土体应力场的影响，并通过密封囊袋(1)内的流体压强调节，维持掘进过程中土体应力水平保持稳定。如图5与图6所示，密封囊袋(1)可以分节设置，可测定每节密封囊袋(1)体积与压强，确定附近土体应力，从而测定地下工程掘进过程中土体应力场；针对掘进过程中土体应力场的改变，如果出现应力增加，则可通过输出密封囊袋(1)的流体，消除应力集中，若出现应力降低，则向密封囊袋(1)输入流体，予以应力补偿，从而实现掘进施工影响实时控制。

本专利包括但不限于本领域内专业人士可替代使用的其他试验方法、试验装置及试验成果分析方法。