[实用新型]一种旁压试验装置

说明书

本实用新型公开了一种旁压试验装置，其包括：空心钻杆，其用于容纳流体介质，且一端从地表伸出,另一端伸入地层；探头，其连通空心钻杆，并位于目标探测层中；加压设备，其用于通过压缩所述空心钻杆内的流体介质产生压力，且将压力传递至所述探头，以对所述目标探测层的土体施加压力，使其产生变形；以及信号检测设备，其用于检测所述探头周边土体变形时产生的旁压数据信号。其采用空心钻杆取代现有技术中的柔性塑胶(或尼龙‑纤维)管路，便于放入钻孔，同时提高探测精度与目标层定位准确度。探头弹性外膜采用丁腈橡胶膜组成，可承受25MPa以上的高压，并能缓解压力较大时旁压仪外膜两头的向外延伸的状况。

技术领域

本实用新型涉及岩土力学技术领域，具体涉及一种旁压试验装置。

背景技术

在地基岩土物理力学参数的勘察工作中，旁压试验是一种原位水平荷载测试试验，其原理是在钻孔中利用一个可膨胀的圆形旁压器，在竖直的钻孔中对其加压，通过旁压器的膨胀使孔壁土体(软岩)变形，从而确定土体(软岩) 应力-应变特征。

目前国内外采用预钻式旁压试验设备及方法存在以下缺陷：

1.目前已有旁压设备采用柔性塑胶(或尼龙-纤维)管路，但由于预钻式旁压实验多适用于粘性土、粉土、砂土、碎石土、残积土、软岩地层中，预先用钻具钻出一个符合要求的垂直钻孔，然后将旁压仪放入钻孔内的设计标高，然后进行旁压实验。但在实际勘探现场条件复杂，在将旁压仪探头放入钻孔中时，极有可能被部分碎石卡住，柔性的管路不能提供适当的下推力使得旁压仪顺利放入指定标高；

2.目前广泛使用的柔性塑胶(或尼龙-纤维)管路内部高压液体作用下会产生变形，尤其是埋深较大的层位，所需的管路较长，高压作用下管路的形变较大，总体变形量受压力变化的影响极其显著，极大地影响着物探参数计算的精度；而且柔性的管路在重力的作用下在钻孔内会有一定的弯曲，影响着所探测目标层位的准确度，尤其是在目标层位较深且探测地层较薄的情况下；

3.目前的旁压仪外膜结构可承受压力较低，尤其是单腔室探头。如图1所示，适当的压力可以引起单腔室探头的外膜100较均匀的变形；但是压力较大时，单腔室探头的外膜100两头会向外延伸，由此无法获得土体真实的体积变化，而且该现象会随着土层的硬度变大而愈加明显，从而对旁压模量、屈服压力、极限压力等数据的计算带来误差。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型提供了一种旁压试验装置及方法，其采用空心钻杆取代现有技术中的柔性塑胶(或尼龙-纤维)管路，便于在钻孔内放入探头，同时提高探测精度与目标层定位准确度。此外，探头的弹性外膜采用3层丁腈橡胶膜组成，且弹性外膜两端通过芳纶纤维加强、加厚，可承受25MPa以上的高压，并能缓解压力较大时旁压仪外膜两头的向外延伸的状况。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

提供了一种旁压试验装置，其包括：

空心钻杆，其用于容纳流体介质，且一端从地表伸出,另一端伸入地层；

探头，其连接所述空心钻杆伸入所述地层的一端，并位于目标探测层中，且与所述空心钻杆连通；

加压设备，其用于通过压缩所述空心钻杆内的流体介质产生压力，且将压力传递至所述探头，以对所述目标探测层的土体施加压力，使其产生变形；

以及信号检测设备，其用于检测所述探头周边土体变形时产生的旁压数据信号。

优选的，所述探头包括：

探头尾部，其与所述空心钻杆伸入所述地层的一端连接，且与所述空心钻杆内部连通；

探头头部，其整体为圆锥形；

以及弹性外膜，可在所述流体介质的压力作用下膨胀，以引起所述目标探测地层土体的变形。