[发明专利]一种地基饱和度现场测试装置和方法

权利要求书

1.一种地基饱和度现场测试装置，其特征在于：包括空心钻杆装置以及设置在钻杆装置内的地下水采集装置，所述空心钻杆装置包括空心钻杆以及设置在空心钻杆下方的钻头，空心钻杆底部周向均匀开设小孔；所述地下水采集装置包括地下水采集管，地下水采集管下方开设管状进水口，进水口内贴合设置透水石；地下水采集管内设置抽吸装置，地下水采集管上方设置稳定抽吸装置的保护装置；地下水采集管设置有透明观察窗。

2.如权利要求1所述地基饱和度现场测试装置，其特征在于：所述抽吸装置包括活塞、挡板以及固定在活塞上方的活塞连杆，活塞连杆上端设置钢丝绞线；挡板设置在进水口的上方。

3.如权利要求1所述地基饱和度现场测试装置，其特征在于：所述保护装置包括设置在地下水采集管上方的活塞连杆护筒，以及设置在活塞连杆护筒上方的钢丝绞线护管。

4. 如权利要求1或2或3所述地基饱和度现场测试装置，其特征在于：所述地下水采集管由金属材料构成，内部直径为1~10 cm，长度为10~50 cm。

5.如权利要求4所述地基饱和度现场测试装置，其特征在于：所述地下水采集管的透明观察窗表面带有尺寸刻度，透明观察窗的长度为8~40 cm。

6.如权利要求5所述地基饱和度现场测试装置，其特征在于：所述挡板通过铰链与地下水采集管底部相连，挡板中心设置有对应进水口的密封塞和密封垫圈。

7.如权利要求6所述地基饱和度现场测试装置，其特征在于：所述活塞连杆的长度大于地下水采集管的长度2~5 cm。

8.如权利要求7所述地基饱和度现场测试装置，其特征在于：所述活塞连杆护筒的长度大于等于活塞连杆的长度，直径大于活塞连杆的直径0.1~0.5 cm。

9.一种包含权利要求3-8中任一地基饱和度现场测试装置的地基饱和度现场测试方法，包括以下技术步骤：

（1）使用前将透水石煮沸超过30 min，装入地下水采集管进水口内壁；

（2）将钢丝绞线一端固定在活塞连杆上端；

（3）将活塞连杆护筒穿过钢丝绞线护管，固定在地下水采集管上端；

（4）将钢丝绞线护管下端与活塞连杆护筒上端用铆钉固定；

（5）将活塞投入地下水采集管底部，排出地下水采集管内的空气，挡板处于关闭状态；

（6）利用钻机或静压的方式，将空心钻杆打入到地基以下一定深度，并静置30 min以上，使得空心钻杆内部的水不含有额外空气的扰动，记录此时钻杆的深度及当前地下水位；

（7）将地下水采集管沿空心钻杆内壁放入到空心钻杆底部；

（8）拉动钢丝绞线缓慢抽出，带动活塞连杆在地下水采集管内运动，挡板在地下水压力和地下水采集管内的真空压力作用下自动打开； 

（9）将地下水采集器从空心钻杆中取出，并放入装有水的容器中，将地下水采集管进水口浸没在水中；

（10）卸除活塞连杆护筒，取下活塞连杆上端的钢丝绞线；

（11）将地下水采集管竖直方向放置，在活塞连杆上端施加配重，压缩地下水采集管中的水体；

（12）从透明观察窗中记录活塞运动的距离；

根据配重荷载大小和活塞运动的距离，按照下式计算水的体积模量：

                                                                     

式中，为水的体积模量，为配重的重量，为活塞的重量， 为活塞的表面积， 为

采集管取样的深度， 为现场水位的深度，为地下水的密度， 为配重作用下活塞推进的距离， 为配重作用之前地下水采集管中水的长度；

（13）根据水的体积模量，按照下式计算地基的饱和度：

                         

式中， 为地基的饱和度；为纯水的体积模量，可取2.2GPa，为空气的体积模量，可取为0.142 MPa；

（14）排出地下水采集管中的水；

重复执行(2) ~ (14)的步骤进行多次测量和不同深度处的测量。