阅读说明：本技术 一种静压式的孔隙水压力测试装置及测试方法 (Static pressure type pore water pressure testing device and testing method ) 是由 周黎月 田丽霞 林杰豹 吴英 陈延峻 于 2020-03-26 设计创作，主要内容包括：一种静压式的孔隙水压力测试装置,包括静力触探仪、静探探杆、孔隙水压力计装置,静力触探仪上安装静探探杆,静探探杆的下端与孔隙水压力计装置连接；孔隙水压力计装置包括孔隙水压力计、静探探杆连接套管、贯入护管、干砂,静探探杆连接套管和贯入护管呈上下布置地活套在孔隙水压力计外且三者可相对轴向移动,静探探杆连接套管的上端与静探探杆连接,贯入护管内填充有可被向上挤出覆盖在孔隙水压力计本体表面的干砂。还提出一种采用该装置实施的孔隙水压力测试方法。本发明避免了钻孔埋设时产生的泥浆,环境卫生,装置结构简单,操作便捷,测试精度高,省时省力,既经济又环保。(A static pressure type pore water pressure testing device comprises a static penetrometer, a static probing rod and a pore water pressure gauge device, wherein the static probing rod is installed on the static penetrometer, and the lower end of the static probing rod is connected with the pore water pressure gauge device; the pore water pressure gauge device comprises a pore water pressure gauge, a static probe rod connecting sleeve, a penetration protection pipe and dry sand, wherein the static probe rod connecting sleeve and the penetration protection pipe are movably sleeved outside the pore water pressure gauge in an up-down arrangement mode and can move axially relatively by the three, the upper end of the static probe rod connecting sleeve is connected with the static probe rod, and the penetration protection pipe is filled with the dry sand which can be upwards extruded and covered on the surface of the pore water pressure gauge body. A pore water pressure testing method implemented by the device is also provided. The invention avoids slurry generated during drilling and burying, has the advantages of environmental sanitation, simple structure, convenient operation, high testing precision, time and labor saving, economy and environmental protection.)

一种静压式的孔隙水压力测试装置及测试方法

技术领域

本发明属于岩土工程测试技术领域，具体涉及一种静压式的孔隙水压力测试装置及测试方法。

背景技术

在工程设计和施工中需要了解地层中的孔隙水压力情况时，往往在地层中埋设孔隙水压力计。测试方法主要采用钻机事先成孔后，下放孔隙水压力计，再进行回填。传统的测试方法存在以下缺点：1、埋设时需要事先成孔，采用钻机进行预成孔，然后下放孔隙水压力计测试设备并回填，整个过程较繁琐，并且历时较长；2、孔隙水压力计放置好后，需要填置砂土类滤料及密封粘土等，费时费力，且对孔隙水压力计会有损害，孔隙水压力计的止水密封效果较难保证，导致试验准确性低；3、钻机成孔过程中会产生大量泥浆，污染环境；4、孔隙水压力埋设后不能回收，既不经济又不环保；5、测试方法较复杂，埋设深度及测试设备的精确度难以保证。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种静压式的孔隙水压力测试装置及测试方法。

本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：一种静压式的孔隙水压力测试装置，包括静力触探仪、静探探杆、孔隙水压力计装置，所述静力触探仪上安装静探探杆，所述静探探杆的下端与孔隙水压力计装置连接；所述孔隙水压力计装置包括孔隙水压力计、静探探杆连接套管、贯入护管、干砂，所述静探探杆连接套管和贯入护管呈上下布置地活套在孔隙水压力计外，孔隙水压力计、静探探杆连接套管、贯入护管之间可相对轴向移动；所述孔隙水压力计包括上下连接的孔隙水压力计连接管和孔隙水压力计本体，所述孔隙水压力计连接管的上端设有上连接头和上橡胶密封圈，所述孔隙水压力计本体的下端设有下连接头和下橡胶密封圈；所述静探探杆连接套管的上端与静探探杆的下端连接，静探探杆连接套管的下端设有上连接支座，所述上连接支座设置于上连接头和上橡胶密封圈的下方，并对上连接头和上橡胶密封圈轴向下移限位，上橡胶密封圈设置于上连接支座和上连接头之间；所述贯入护管包括从上至下依次连接的上贯入护管、下贯入护管、贯入头，所述上贯入护管的上端设有下连接支座，所述下连接支座设置于下连接头和下橡胶密封圈的上方，并对下连接头和下橡胶密封圈轴向上移限位，下橡胶密封圈设置于下连接支座和下连接头之间，其中，贯入护管内的下连接支座和下橡胶密封圈之间填充有干砂，下连接支座处设有供干砂被向上挤出至贯入护管外的孔槽结构。

进一步地，所述上连接支座和下连接支座均呈锥形。更进一步地，所述上连接支座的底面与静探探杆连接套管的下端管口齐平，并且上连接支座的底面外径大于静探探杆连接套管的外径；所述下连接支座的底面与上贯入护管的上端管口齐平，并且下连接支座的底面外径大于上贯入护管的外径。

进一步地，所述孔槽结构为：下连接支座的内壁上设有沿周向均布的多个凸起，下连接支座的内壁、多个凸起、孔隙水压力计的外壁围成沿周向均布的多个轴向延伸的孔，孔供干砂被向上挤出至贯入护管外。

进一步地，所述孔隙水压力计本体的上端连接有电缆线，所述电缆线从孔隙水压力计连接管、静探探杆连接套管、静探探杆中引出。

进一步地，所述贯入头呈锥形。

进一步地，所述孔隙水压力计连接管的下端与孔隙水压力计本体的上端、静探探杆连接套管的上端与静探探杆的下端、以及上贯入护管的下端与下贯入护管的上端均为螺纹连接。

一种孔隙水压力测试方法，采用上述静压式的孔隙水压力测试装置，包括以下步骤：

（1）将静力触探仪设置于测试地面上，通过静力触探仪把静探探杆逐步静压入测试地层中，直至需要的埋置深度；

（2）通过静力触探仪缓慢上提静探探杆，将孔隙水压力计从贯入护管中提出，控制上提长度，致使孔隙水压力计本体露出与测试地层接触进行孔隙水压力测试；

（3）测试结束后，通过静力触探仪把静探探杆和孔隙水压力计装置一同提出。

进一步地，步骤（2）中，静探探杆连接套管和上连接支座随静探探杆一起被上提，上连接支座在被上提的过程中带动上连接头上移，进而将孔隙水压力计从贯入护管中提出。

进一步地，步骤（2）中，孔隙水压力计从贯入护管中被提出的过程中，贯入护管中的干砂从孔槽中被下橡胶密封圈向上挤出，并覆盖在孔隙水压力计本体的表面。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

（1）对传统的孔隙水压力计装置进行改装，并将其与静探探杆连接，埋设时采用静力触探仪通过静探探杆把孔隙水压力计装置逐步静压入土中，可按需要精确控制埋设深度，并且可随时回收，整个装置结构简单，操作便捷，测试精度高，测试操作时比传统的钻机开孔埋设方法更简单，更快捷，且不产生泥浆；

（2）孔隙水压力计装置采用静探探杆连接套管和贯入护管配合静探探杆，能在上提静探探杆时露出孔隙水压力计，使其与测试地层接触；

（3）孔隙水压力计装置的贯入护管能防止静压过程中土层摩擦孔隙水压力计，避免造成损坏；

（4）孔隙水压力计装置的孔隙水压力计的两端分别在与静探探杆连接套管和贯入护管的连接处设有橡胶密封圈，省去了原来成孔后需要埋置的密封填料，满足了测试部分的密封性需求；

（5）孔隙水压力计装置的干砂能在被挤出时覆盖在孔隙水压力计表面，起到透水作用，保证测试效果，省去了原来成孔后需要埋置的滤料，满足了测试部分的透水性需求；

（6）孔隙水压力计装置的静探探杆连接套管上的上连接支座和贯入护管上的下连接支座设计成锥形，增大了孔隙水压力计装置与地层的接触面积，便于贯入时确保孔隙水压力计装置的稳定性，并且在上提静探探杆时，下连接支座增大了阻力可保持贯入护管静止不动，便于孔隙水压力计随静探探杆2上拔，从而露出贯入护管进行测试。

（7）采用静探探杆，孔隙水压力计的电缆线从静探探杆中牵出地面，连接接收设备，静探探杆对电缆线起到保护作用。

综上，本发明避免了钻孔埋设时产生的泥浆，环境卫生，装置结构简单，操作便捷，测试精度高，省时省力，既经济又环保。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中的孔隙水压力计装置在静探探杆连接套管与贯入护管闭合时的结构示意图。

图3为本发明中的孔隙水压力计的装配示意图。

图4为本发明中的孔隙水压力计在孔隙水压力计连接管与孔隙水压力计本体分开时的结构示意图。

图5为本发明中的静探探杆连接套管的结构示意图。

图6为本发明中的贯入护管的装配示意图。

图7为本发明中的贯入护管在上贯入护管与下贯入护管分开时的结构示意图。

图8为本发明中的下连接支座的剖视图。

图9为本发明中的孔隙水压力计装置在静探探杆连接套管被带动上提时的结构示意图。

图中部件标号如下：

1静力触探仪

2静探探杆

3孔隙水压力计装置

4孔隙水压力计连接管

5上连接头

6上橡胶密封圈

7孔隙水压力计本体

8下连接头

9下橡胶密封圈

10电缆线

11静探探杆连接套管

12上连接支座

13上贯入护管

14下连接支座

15下贯入护管

16贯入头

17干砂

18凸起。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本发明的范围。

参见图1，一种静压式的孔隙水压力测试装置，包括静力触探仪1、静探探杆2、孔隙水压力计装置3。所述静力触探仪1上安装有静探探杆2，静探探杆2的下端安装有孔隙水压力计装置3。

参见图2所述孔隙水压力计装置3包括孔隙水压力计、静探探杆连接套管11、贯入护管、干砂17。所述静探探杆连接套管11和贯入护管呈上下布置地活套在孔隙水压力计外，孔隙水压力计、静探探杆连接套管11、贯入护管之间可相对轴向移动。

参见图3和图4，所述孔隙水压力计包括上下连接的孔隙水压力计连接管4和孔隙水压力计本体7。所述孔隙水压力计连接管4的上端连接有上连接头5，并套有上橡胶密封圈6，孔隙水压力计连接管4的下端与孔隙水压力计本体7的上端螺纹连接。所述孔隙水压力计本体7用于孔隙水压力检测，孔隙水压力计本体7的上端连接有电缆线10，电缆线10从孔隙水压力计连接管4、静探探杆连接套管11、静探探杆2中向上引出，孔隙水压力计本体7的下端连接有下连接头8，并套有下橡胶密封圈9。

参见图5，所述静探探杆连接套管11的上端与静探探杆2的下端螺纹连接，静探探杆连接套管11的下端安装有上连接支座12。上连接支座12设置于上连接头5和上橡胶密封圈6的下方，并对上连接头5和上橡胶密封圈6轴向下移限位，上橡胶密封圈6设置于上连接支座12和上连接头5之间，起到止水密封的作用。

参见图6和图7，所述贯入护管包括从上至下依次连接的上贯入护管13、下贯入护管15、贯入头16。所述上贯入护管13的上端安装有下连接支座14，上贯入护管13的下端与下贯入护管15的上端螺纹连接，下连接支座14设置于下连接头8和下橡胶密封圈9的上方，并对下连接头8和下橡胶密封圈9轴向上移限位，下橡胶密封圈9设置于下连接支座14和下连接头8之间，起到止水密封的作用。其中，贯入护管内的下连接支座14和下橡胶密封圈9之间填充有干砂17，干砂17主要用于覆盖在孔隙水压力计本体7的表面，起到滤料的作用；参见图8，下连接支座14处设有供干砂17被向上挤出至贯入护管外的孔槽结构，具体为，下连接支座14的内壁上设有沿周向均布的多个凸起18，下连接支座14的内壁、多个凸起18、孔隙水压力计的外壁围成沿周向均布的多个轴向延伸的孔，孔供干砂17被向上挤出至贯入护管外。所述下贯入护管15的下端连接有锥形的贯入头16，贯入头16用于贯入土中开孔。

装配孔隙水压力计装置3时，先拆开孔隙水压力计，再拆开贯入护管，把孔隙水压力计本体7装入上贯入护管13中，然后将下贯入护管15与上贯入护管13连接。接着，把孔隙水压力计连接管4装入静探探杆连接套管11中，再将孔隙水压力计连接管4和孔隙水压力计本体7连接，然后通过孔槽结构向贯入护管中贯入干砂17。最后，将孔隙水压力计本体7的电缆线10从孔隙水压力计连接管4、静探探杆连接套管11、静探探杆2中引出。

孔隙水压力计装置3具有以下两种状态：参见图1，当静探探杆连接套管11与贯入护管闭合时，孔隙水压力计位于静探探杆连接套管11和贯入护管中，孔隙水压力计连接管4上端的上连接头5轴设置于静探探杆连接套管11内，孔隙水压力计本体7下端的下连接头8设置于下贯入护管15内，孔隙水压力计和贯入护管之间的管壁空隙中贯入干砂17。参见图8，当静探探杆连接套管11被带动上提时，静探探杆连接套管11下端的上连接支座12带动上连接头5，将孔隙水压力计从贯入护管中提出，同时贯入护管中的干砂17从孔槽结构中被下橡胶密封圈9向上挤出。

开始测试试验前，参见图1，将静力触探仪1设置于测试地面上，将静探探杆2与孔隙水压力计装置3的静探探杆连接套管11连接，孔隙水压力计本体7的电缆线10从静探探杆2中引出。

进行测试试验时，通过静力触探仪1把静探探杆2逐步静压入测试地层中，直至需要的埋置深度，在该过程中，贯入护管能防止因土层摩擦损坏孔隙水压力计。然后，通过静力触探仪1缓慢上提静探探杆2，静探探杆连接套管11和上连接支座12随静探探杆2一起被上提，上连接支座12在被上提的过程中带动上连接头5上移，从而将孔隙水压力计从贯入护管中提出，控制上提静探探杆2的长度，致使孔隙水压力计本体7露出，即可实现孔隙水压力计本体7与测试地层接触进行孔隙水压力测试，在该过程中，干砂17被挤出覆盖在孔隙水压力计本体7的表面，起到滤料透水作用，保证测试效果。

当测试试验结束时，通过静力触探仪1把静探探杆2和孔隙水压力计装置3一同提出，从而达到回收目的。

其中，所述上连接支座12和下连接支座14均呈锥形；上连接支座12的底面与静探探杆连接套管11的下端管口齐平，并且上连接支座12的底面外径大于静探探杆连接套管11的外径，上连接支座12的底面内径小于静探探杆连接套管11的内径；下连接支座14的底面与上贯入护管13的上端管口齐平，并且下连接支座14的底面外径大于上贯入护管13的外径，下连接支座14的底面内径小于上贯入护管13的内径。这样设计增大了孔隙水压力计装置3与地层的接触面积，便于贯入时确保孔隙水压力计装置3的稳定性，并且在上提静探探杆2时，下连接支座14增大了阻力可保持贯入护管静止不动，便于孔隙水压力计随静探探杆2上拔，从而露出贯入护管进行测试，上连接支座12则与上橡胶密封圈6密贴配合，起到止水密封作用。

应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是对本发明的限制。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。