一种用于现场振动液化试验的原位孔压测试装置及方法与流程

1.本发明属于静力触探技术领域，尤其涉及一种用于现场振动液化试验的原位孔压测试装置及方法。


背景技术：

2.在砂土地基处理过程中，常需要测试地基土在动力作用下的孔隙水压力随时间变化关系，以获取原位场地渗透系数以及动力特性。常用的孔压测试方法主要有两种：一种是直接在设计深度埋设渗压计，埋设后不会影响场地地表进行的激振作业，但渗压计易损坏难以重复使用。另一种是采用孔压静力触探装置，将孔压计放在保护壳内并进行饱和处理构成探头部分，再通过接续探杆的方式将探头部分贯入地基土中的设计深度，虽然孔压计受到保护壳的保护不易损坏可重复使用，但是在场地地表进行振动液化试验作业时，保护壳与探杆连接构成的整体会增大孔压计受到的震动影响，从而影响测试结果。
3.综上所述，亟需一种原位孔压测试装置，既具备可回收利用的优势，又能减少其受到场地地表施工作业的影响确保测试结果的准确度。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，提供一种用于现场振动液化试验的原位孔压测试装置，既具备可回收利用的优势，又能减少其受到场地地表施工作业的影响确保测试结果的准确度。
5.本发明是通过以下技术方案实现的：
6.一种用于现场振动液化试验的原位孔压测试装置，包括探头、探杆组、钢丝绳和支撑座；所述支撑座固定安装于探杆组的顶端，所述探头可分离地嵌设于所述探杆组的底端，所述钢丝绳一端与所述探头连接，另一端穿过所述探杆组并与所述支撑座连接，所述钢丝绳的长度大于所述探杆的长度使所述探头在地基土层中与所述探杆组分离。
7.通过上述方案，本发明至少得到以下技术效果：
8.本发明的原位孔压测试装置通过探杆组支撑着探头，将探头贯入地基土层中的预定位置后，回抽探杆组并通过支撑座固定探杆组的位置，使探头与探杆组分离，且探头通过钢丝绳保持着与支撑座之间的连接关系。探杆组与探头分离后，探杆组部分受到的震动效果不再对探头的测试结果产生影响，提升测试结果的准确度。并且通过钢丝绳藕断丝连的连接方式，保持着探头的可回收能力，可节约测试成本。
9.优选的，所述探头包括锥头、外壳、后盖、孔压计和透水环；所述外壳的底端与所述锥头连接，其顶端与所述后盖连接，所述孔压计固定安装于所述外壳的内腔，所述透水环设置于所述外壳与所述锥头的连接处，所述透水环开设有透水孔，所述透水孔与所述壳体的内腔连通。
10.优选的，所述后盖包括盖体、连接杆和吊环；所述连接杆固定设置于所述盖体的顶面，所述连接杆的侧壁开设有插槽，所述吊环设置于所述连接杆的端部，所述钢丝绳的一端拴系于所述吊环。
11.优选的，所述探杆组包括依次连接的首端探杆、若干连接探杆和尾端探杆；所述首端探杆套设于所述连接杆，所述尾端探杆与所述支撑座固定连接。
12.优选的，所述首端探杆包括杆体和限位条；所述杆体内部中空形成管道，所述限位条设置于所述管道内壁，且所述限位条滑动嵌入所述插槽配合。
13.优选的，所述支撑座包括支撑盘和插栓；所述支撑盘固定套设于所述尾端探杆并铺设于地表，所述插栓贯穿所述尾端探杆并抵于所述支撑盘的表面，所述钢丝绳拴系于所述插栓。
14.优选的，所述探头还包括卡盘；所述卡盘嵌设于所述外壳的内腔，所述卡盘的外缘侧壁面设置有外螺纹与所述外壳内壁设置的内螺纹配合，所述卡盘的圆心处开设有螺纹槽与所述锥头的螺纹凸块配合，所述卡盘的盘面设置有通孔，所述透水孔通过所述通孔与所述外壳的内腔连通。
15.优选的，所述卡盘的表面还设置有第一限位环；所述第一限位环用于限制所述孔压计底端的位置；所述外壳的内壁还设置有第二限位环；所述第二限位环用于限制所述孔压计顶端的位置。
16.优选的，所述首端探杆还包括橡胶塞；所述橡胶塞嵌设于所述管道内，且所述橡胶塞开设有通线孔使线缆和所述钢丝绳穿过。
17.本发明的目的还在于，提供一种原位孔压测试方法，既具备可回收利用的优势，又能减少其受到场地地表施工作业的影响确保测试结果的准确度。
18.本发明是通过以下技术方案实现的：
19.一种用于现场振动液化试验的原位孔压测试方法，包括上述方案中任意一项所述的原位孔压测试装置，还包括如下步骤：
20.步骤一：在预定位置开挖基槽；
21.步骤二：将探头与探杆组连接并贯入地基土中，直至探头到达预定深度；
22.步骤三：将支撑座与探杆组连接，并确保支撑座高于基槽底面；
23.步骤四：通过提拉支撑座并回填基槽，使探杆组与探头脱离，且探头与支撑座之间通过钢丝绳保持连接；
24.步骤五：测试完成后，通过提拉支撑座可进行整体回收探头和探杆组。
25.通过上述方案，本发明至少得到以下技术效果：
26.本发明的原位孔压测试方法，以孔压静力触探装置为基础，将探头通过探杆组的顶推贯入地基土层中再回抽探杆组，使探杆组与探头分离，以隔绝探杆组受到震动效果对探头造成的影响，提高测试精度。探头则通过钢丝绳与支撑座保持着连接状态，测试结束后，提拉支撑座，将探杆组和探头整体回收。既保障了回收探头再利用以降低成本，又降低了测试期间地表施工队测试结果的影响。
27.本发明的有益效果为：
28.本发明的原位孔压测试装置及测试方法将探头与探杆组以藕断丝连的方式连接。在向地基土层内贯入探头时，探杆组能够对探头进行有效支撑，起到顶推探头钻进的作用。到达预定深度后，探头与探杆组件分离以降低地表施工对探头测试结果的影响，保障测试精度。回收时通过支撑座将探杆组与探头整体回收，可重复使用节省成本。
附图说明
29.图1为本发明在一实施例中提供的探头结构示意图。
30.图2为本发明在一实施例中提供的首端探杆结构示意图。
31.图3为本发明在一实施例中提供的连接探杆结构示意图。
32.图4为本发明在一实施例中提供的尾端探杆及支撑座结构示意图。
33.图5为本发明在一实施例中提供的支撑座俯视图。
34.图6为本发明在一实施例中提供的后盖局部结构示意图。
35.图7为本发明在一实施例中提供的连接杆与首端探杆连接状态的截面示意图。
36.图8为本发明在一实施例中提供的卡盘俯视图。
37.图例：
38.1探头；2探杆组；3钢丝绳；4支撑座；
39.11锥头；12外壳；13后盖；14孔压计；15透水环；16卡盘；
40.21首端探杆；22连接探杆；23尾端探杆；
41.41支撑盘；42插栓；
42.121第二限位环；
43.131盖体；132连接杆；133吊环；134插槽；
44.161通孔；162第一限位环；
45.211杆体；212限位条；213橡胶塞。
具体实施方式
46.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
47.如图1-图8所示，本实施例提供一种用于现场振动液化试验的原位孔压测试装置包括探头1、探杆组2、钢丝绳3和支撑座4。探头1和支撑座4分别安装在探杆组2的两端，钢丝绳3穿设于探杆组2内部，钢丝绳3的两端分别与探头1和支撑座4固定连接。其中探头1与探杆组2呈可分离的光滑套接，并使钢丝绳3的长度大于探杆组2的长度，确保回抽探杆组2时探头1与探杆组2能够分离。
48.埋设探头1时，以孔压静力触探装置为基础，驱使探杆组2顶推探头1贯入地基土层中，无需钻孔嵌入探头1或开挖深坑埋设探头1的步骤。待探头1到达预定深度后，将支撑座4与探杆组2连接，并通过提拉支撑座4将探头1与探杆组2分离。此时探头1通过钢丝绳3与支撑座4连接。地表进行的激振等施工产生的震动虽然还会同时对探头1和探杆组2产生震动效果，但探杆组2与探头1分离后，探杆组2的震动效果无法再影响到探头1，如此可极大地降低震动效果对探头1的侧视结果产生的影响，提高测试精度。测试结束后可通过提拉支撑座4将探头1和探杆组2一并回收，均可重复利用。
49.探头1包括锥头11、外壳12、后盖13、孔压计14和透水环15。外壳12为管状壳体两端通透，使用状态下探头1竖直设置，即外壳12呈竖直状态。锥头11螺纹安装在外壳12的底端，后盖13螺纹安装在外壳12的顶端，组合为一个具有保护作用和水密效果的容器，孔压计14固定安装在外壳12的内腔中免于受到挤压和磨损，使孔压计14能够回收并重复使用。透水环15设置在外壳12与锥头11的连接处，透水环15上开设有透水孔，透水孔与孔压计14所在的外壳12的内腔连通。
50.对外壳12的内腔注入液体进行饱和处理后，地基土层内的孔压作用于透水孔处，若孔压与外壳12的内腔压力相等则外壳12的内腔中液体压力不变。若孔压与外壳12的内腔压力有差异则外壳12的内腔中液体压力变化影响孔压计14的测量数据，读取孔压计14的测量数据获得测试结果。
51.后盖13包括盖体131、连接杆132和吊环133。盖体131扣合在外壳12的顶端口处起到密封效果。连接杆132垂直设置在盖体131的顶面用于与探杆组2连接。连接杆132的端部设置有吊环133用于拴系钢丝绳3。外壳12上还设置有穿线孔，该穿线孔沿连接杆132的轴向贯通连接杆132和盖体131，使孔压计14的线缆能够从后盖13穿出。连接杆132的外侧壁开设有插槽134，用于配合探杆组2上的限位结构，使探杆组2与探头1连接状态下，探头1与探杆组2之间保持相对静止，避免探头1转动。
52.探杆组2包括首端探杆21、连接探杆22和尾端探杆23三种。其中首端探杆21和尾端探杆23各一根，连接探杆22则根据预定的探头1贯入深度调整数量，首端探杆21用于与后盖13上的连接杆132连接，首端探杆21的顶端与连接探杆22连接，若干连接探杆22逐个串连增加长度，待探头1到达预定深度后接入尾端探杆23，尾端探杆23用于安装支撑座4，以支撑座4支撑地表为基础承载探杆组2的重量，避免探杆组2与探头1分离后，探杆组2受重力作用回落并重新与探头1接触。这样便能阻断探杆组2受到的震动效果传递至探头1，减少探头1在地表施工时受到的干扰。
53.首端探杆21包括杆体211和限位条212。杆体211中空形成管道，限位条212沿杆体211的轴向设置在管道内壁，呈凸出于管道内壁的状态，管道的直径与后盖13上连接杆132的直径匹配。首端探杆21与探头1连接时，杆体211端部的管道口直接套设在连接杆132上，限位条212嵌入插槽134内限制探头1与首端探杆21之间产生相对的周向转动，但却不影响探头1与首端探杆21之间的轴向相对滑动。在探杆组2顶推探头1贯入地基土时，限位条212与插槽134的配合能够保持探头1的稳定性，在探头1到达预定深度后，首端探杆21与连接杆132又可滑动分离阻断震动传递。
54.在一实施例中，支撑座4包括支撑盘41和插栓42，支撑盘41固定套设在尾端探杆23上，且确保尾端探杆23的顶端凸出于支撑盘41的顶面。在尾端探杆23凸出于支撑盘41顶面的部分水平开设栓口，将插栓42横向插入栓口内，使插栓42抵于支撑盘41的顶面。在完成孔压静力触探将探头1贯入预定深度后，将预先组装好的尾端探杆23、支撑盘41和插栓42安装在最后一根连接探杆22的顶端。使支撑盘41支撑在地表对探杆组2提供支撑力，确保探头1与探杆组2分离后探杆组2与探头1不接触。钢丝绳3一端拴系探头1上的吊环133，另一端穿过探杆组2后拴系在插栓42上。通过提拉插栓42可将探头1与探杆组2重新组合，且同步抽回探杆组2和钢丝绳3可将探头1回收。
55.在一实施例中，探头1还包括卡盘16，卡盘16设置在外壳12的内腔中，作为外壳12与锥头11的连接媒介，卡盘16的外缘侧壁面设置有外螺纹，与外壳12内壁设置的内螺纹配合将卡盘16支撑固定。卡盘16的圆心处开设螺纹槽，与锥头11尾端形成的螺纹凸块配合，使螺纹凸块螺纹连接于螺纹槽内，将锥头11与卡盘16固定连接。如此实现锥头11与外壳12的固定连接，且锥头11与外壳12之间留有空隙能够安装透水环15。在卡盘16的表面开设有若干通孔161，卡盘16、锥头11和透水环15三者之间围合形成的空腔与卡盘16和外壳12形成的空腔由若干通孔161连通，使液体通过传递压力，进而确保透水孔通过通孔161与外壳12的
内腔连通，使外壳12内预设的饱和压力与地基土层中的孔压进行交互。
56.在一实施例中，为增强孔压计14的稳定性，在卡盘16的表面和外壳12的内壁分别设置有第一限位环162和第二限位环121，分别对孔压计14的底端部分和中、上段进行限位，以减小孔压计14的晃动幅度，降低震动效果的影响，提升测试精度。
57.在一实施例中，首端探杆21还包括橡胶塞213，橡胶塞213嵌设在管道内并沿管道的轴向开设有通线孔，通线孔的直径小于线缆，在孔压计14的线缆穿过橡胶塞213时，通线孔胀开并保持压迫线缆形成密封的效果，如此可避免贯入探头1过程中液体沿探杆组2的管道溢出。同样的，该橡胶塞213还可应用在每个连接探杆22和尾端探杆23上，提升在贯入探头1过程中的密封效果。
58.在一实施例中，本发明还提供了一种用于现场振动液化试验的原位孔压测试方法，包括上述实施例中任意一项所述的原位孔压测试装置，还包括如下步骤：
59.步骤一：在预定位置开挖基槽，基槽深20-50cm，基槽底面为正方形，底面积为20cm2，基槽顶面同为正方形，顶面积为50cm2。
60.步骤二：将孔压计14放入外壳12内，并将卡盘16、透水环15、锥头11和后盖13组合在外壳12上，再充入液体进行饱和处理完成探头1的组装；将后盖13的连接杆132与首端探杆21连接，以静力触探的方式每次将探头1向地基土层中贯入一节连接探杆22的深度，每次贯入后接续连接探杆22，直至探头1贯入到预定深度。
61.步骤三：将支撑座4与尾端探杆23预先组装完毕，将尾端探杆23连接在最顶端的一节连接探杆22上，确保支撑座4高于基槽底面。
62.步骤四：通过提拉支撑座4并回填基槽，使首端探杆21与探头1脱离，且探头1与支撑座4之间通过钢丝绳3保持连接的状态。
63.步骤五：测试完成后，通过提拉支撑座4可进行整体回收探头1和探杆组2。
64.以上实施方式中的各种技术特征可以任意进行组合，只要特征之间的组合不存在冲突或矛盾即可，但是限于篇幅，未进行一一描述。
65.本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变动。