[发明专利]用于孔压静力触探现场探头及其过滤环的饱和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于孔压静力触探探头量测系统及过滤环饱和的新装置，属于岩土工程勘察的技术领域。

背景技术

静力触探技术(CPT)作为最主要的原位测试技术，具有快速便捷、不需取样、采集数据量大、干扰小及费用低廉的优点，尤其适用于高速公路、铁路这种线形分布、范围宽广的大型工程。静力触探技术是指利用压力装置将带有触探头的触探杆压入试验土层，通过量测系统测试土的锥尖阻力、侧壁摩阻力等，可确定土的某些基本物理力学特性，如土的变形模量、土的容许承载力等。静力触探技术至今已有80多年的历史。多功能孔压静力触探技术(以下简称CPTU)是20世纪80年代在国际上兴起的新型原位测试技术，与我国传统的单双桥静探相比，具有理论系统、功能齐全、参数准确、精度高、稳定性好等优点。既可以用超孔压的灵敏性准确划分土层、进行土类判别，又可求取土的原位固结系数、渗透系数、动力参数、结构参数、承载特性等，在国外土木工程设计中已得到广泛应用，它是在传统静力触探的基础上安装孔压元件，可测贯入过程中的孔隙水压力，这种技术已经部分或全部代替了工程勘察中的钻探和取样。

但是在CPTU现场测试过程中，孔压系统的饱和是保证正确量测孔压的关键。若探头孔压量测系统不饱和，则在测量时会有一部分孔隙水压力在传递过程中消耗在压缩空气上，空气压缩后又得有一部分水量补充进入系统内。这样会造成孔压测试值比真实值偏低及消峰滞后效应。由于非饱和探头测得的超孔隙水压力值及其消散曲线和实际差别较大，在工程勘察中无法应用，导致试验失败。因而在CPTU测试中一定要保证测试前孔压探头量测系统及孔压过滤环要被严格地饱和，而且在测试过程中要保持其饱和度。整个过程包括孔压元件饱和、探头饱和(特别是孔压传感器临近的压力腔)、探头组装及特殊情况下必要的保护措施(如预钻孔)。

发明内容

技术问题：本发明要解决的技术问题是针对现有的孔压静力触探孔压探头量测系统及过滤环的饱和难题，提出一种适用于现场的简单快捷的饱和装置。

技术方案：本发明的孔压静力触探探头量测系统及过滤环的饱和装置包括：探头，夹具，密封容器，O形密封圈，导气管，排气阀，真空泵，甘油，孔压过滤环。

该装置主要包括探头、孔压过滤环、密封容器和真空泵；密封容器上部中间开一小孔，探头下部的锥角根部设有孔压过滤环，该探头的下半部分通过该小孔穿入密封容器中，在探头与所述的小孔之间镶嵌有“O”形密封圈，密封容器上部附有夹具，密封容器内部注有甘油；密封容器与真空泵之间采用导气管相连；在真空泵上部设有排气阀。

有益效果：本发明针对现有的孔压静力触探孔压探头量测系统及过滤环的饱和难题，提出一种适用于现场的简单快捷的饱和装置。该装置具有快速便捷、不需取样、采集数据量大、干扰小及费用低廉的优点，尤其适用于高速公路、铁路这种线形分布、范围宽广的大型工程。

附图说明

图1是本发明的元件装置图；

其中有：探头1，夹具2，密封容器3，“O”形密封圈4，导气管5，排气阀6，真空泵7，甘油8，孔压过滤环9。

具体实施方式

本发明的孔压静力触探孔压探头量测系统及其过滤环的饱和装置主要部件为：

探头1、孔压过滤环9、密封容器3和真空泵7；密封容器3上部中间开一小孔，探头1下部的锥角根部设有孔压过滤环9，该探头1的下半部分通过该小孔穿入密封容器3中，在探头1与所述的小孔之间镶嵌有“O”形密封圈4，密封容器3上部附有夹具2，密封容器3内部注有甘油8；密封容器3与真空泵7之间采用导气管5相连；在真空泵7上部设有排气阀6。

密封容器3上部中间开有直径35.7mm的小孔，周围镶嵌有“O”形密封圈4，试验时采用夹具2保证密封容器与探头1的紧密接触。密封容器3和真空泵7采用导气管5相连。孔压静力触探试验之前，将密封容器3内灌入甘油8，将探头1底部浸入甘油液面以下，确保孔压过滤环9浸入甘油内部。然后，打开真空泵7的排气阀6进行抽真空(达700mmHg)，同时对探头施加振动，以达到全系统的充分排气，持续时间为1～2小时，至无气泡冒出可停止抽气，使得探头1与孔压过滤环9充分饱和。

探头的锥角为60°，直径为35.7mm，探头横截面积为10cm²。

孔压过滤环厚度5mm，位于锥肩位置，探头的有效面积比为0.8。