[发明专利]一种在真空状态下长期稳定工作的振弦式孔隙水压力测头装置

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程监测领域的装置，具体的是涉及一种真空状态下长期稳定工作的振弦式孔隙水压力测头装置。

背景技术

在土木工程领域，尤其是地基处理工程中，孔隙水压力一直是很重要的监测项目。一般采用钻孔法将孔隙水测头埋设在各类土的地基中，进行打桩、基坑开挖、地基处理及滑坡等的监测。

在软土地区的地基处理中，真空预压加固技术由于具有加固深厚软土层的独特优势，得到了广泛的应用。其主要的工作原理是利用射流泵等设备产生真空，在土体中产生负压，在压力差的作用下，土体发生渗流固结，从而使土体得到加固。因此，监测孔隙水压力的变化情况是保证地基处理成功的重要手段。通过监测孔隙水压力变化情况一方面可以及时发现问题并能及时补救，另一方面也可以推算真空预压的土体固结度，为卸载提供依据。

振弦式孔隙水压力测头经过国内外多年使用表明，它是一种性能稳定、测值可靠、耐久、埋设方便，较为理想的孔隙水压力测头。其工作原理为：当被测水压荷载作用在孔隙水压力测头上，将引起弹性膜板的变形，其变形带动振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经水工屏蔽专用电缆传输至读数装置，即可测出孔隙水压力值。

但在实际工程中，尤其是在人工回填土真空预压加固的监测中发现，当水位下降较大后，上部会形成真空区，真空度会稳定在80kPa左右，但孔隙水压力测头工作不稳定，并不指示80kPa，出现了测量失真的现象。地下水位以下的孔隙水压力测头则工作正常。在进一步现场监测中进行试验，两个相同型号的振弦式孔隙水压力测头并排安放在放在密封膜下的回填土表面(该处始终处在地下水位以上)。经过连续观测获得孔隙水压力随时间变化曲线，前10天两个测头的测试结果基本一致，以后两个测头的测试结果除在个别时间点上结果一致外，其他时刻都有比较明显的差异，并且有逐渐增大的趋势。

因此，开发出一种真空状态下长期稳定工作的孔隙水压力测头装置变得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够一种真空状态下长期稳定工作的振弦式孔隙水压力测头装置，保证真空预压过程中地下水位变动范围内的孔隙水压力测量的可靠性和稳定性。

本发明采用以下技术方案来实现：

一种真空状态下长期稳定工作的振弦式孔隙水压力测头装置，其特征是：振弦式孔隙水压力测头(1)竖直放入改进装置中，改进装置分为下部密闭腔(2)和上部开孔腔(3)，用粉细砂(4)填满测头与改进装置之间的空隙并注水饱和，上部开孔腔外面缠绕滤膜(5)。下部密闭腔(2)的深度应大于20cm。

振弦式孔隙水压力测头(1)下部与密闭腔底部之间的距离为1cm～3cm。

本发明具有以下优点：

改进装置采用原生塑料制成，具有良好韧性、抗老化能力。

粉细砂可以保证改进装置不易变形，避免埋设过程中对孔隙水压力测头的碰撞损坏。滤膜的缠绕层数应能防止粉细砂流出。

上部开孔腔保证了改进容器内与外部土体连通并保持压力一致，

下部密闭腔保证测头始终处在饱和粉细砂中，保证了真空预压过程中地下水位变动范围内的孔隙水压力测量的可靠性和稳定性。

附图说明

图1本在真空状态下长期稳定工作的振弦式孔隙水压力测头改进装置结构主视图

具体实施方式

如图所示的一种真空状态下长期稳定工作的振弦式孔隙水压力测头装置，振弦式孔隙水压力测头(1)竖直放入改进装置中，改进装置分为下部密闭腔(2)和上部开孔腔(3)，用粉细砂(4)填满测头与改进装置之间的空隙并注水饱和，上部开孔腔外面缠绕滤膜(5)。下部密闭腔(2)的深度应大于20cm。

振弦式孔隙水压力测头(1)下部与密闭腔底部之间的距离为1cm～3cm。

振弦式孔隙水压力测头(1)竖直放入改进装置中，改进装置分为下部密闭腔(2)和上部开孔腔(3)，用粉细砂(4)填满测头与改进装置之间的空隙并注水饱和，上部开孔腔外面缠绕滤膜(5)。

改进装置采用原生塑料制成，具有良好韧性、抗老化能力。

下部密闭腔(2)的深度应大于20cm。

振弦式孔隙水压力测头(1)下部与密闭腔底部之间的距离为1cm～3cm。

滤膜(5)的缠绕层数应能防止粉细砂(4)流出。

采用钻孔法将该装置埋入土体中进行孔隙水压力监测。粉细砂可以保证改进装置不易变形，避免埋设过程中对孔隙水压力测头的碰撞损坏。该装置上部开孔腔保证了改进装置内与外部土体连通并保持孔隙压力一致，下部密闭腔保证测头始终处在饱和粉细砂中，保证了真空预压过程中地下水位变动范围内的孔隙水压力测量的可靠性和稳定性。