[发明专利]一种具有同步测试孔隙水压力功能的扁铲侧胀仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种扁铲侧胀仪，属于扁铲侧胀仪技术领域，具体涉及为一种具有同步测试孔隙水压力功能的扁铲侧胀仪。

背景技术

在软土地区的高速铁路与轨道交通勘察中，获取土体的固结特性与渗透特性参数是关键。目前扁铲侧胀试验在高速铁路与轨道交通工程地质勘察中应用广泛，但利用扁铲侧胀试验测定土体的固结特性参数与渗透特性参数不是直接通过测试孔隙水压力的消散获得，而是间接通过测试扁铲膜片受到的水土总应力的消散获得，因此对其试验理论与解译方法需要进一步测试膜片受到的孔隙水水压力，以验证扁铲侧胀消散过程及结果的合理性。

目前工程实践中普遍使用的扁铲侧胀仪都没有测试土体孔隙水压力的功能。如在中国实用新型专利说明书CN 203320506U中公开了一种“孔压位移扁铲探头”专利，其是在扁铲圆形膜片同一侧的右上方位置安装孔压传感器测试孔隙水压力，但是扁铲在贯入过程中，其表面不同位置受到的应力是不均匀分布的，而且差异大，受边界效应的影响，孔压传感器测得的孔隙水压力与扁铲侧胀仪膜片受到的孔隙水水压力不一致，二者无法进行对比统一分析，对目前扁铲侧胀仪实用功能特别是消散试验的理论解译具有不确定性。

发明内容

针对目前扁铲侧胀仪不具备同步测试能代表膜片中心处孔隙水压力的问题，本发明提供一种具有同步测试孔隙水压力功能的扁铲侧胀仪，其在不改变仪器的原有结构与功能的前提下，在实现扁铲侧胀试验同时能够直接测试得到代表膜片中心处孔隙水压力。

为解决上述技术问题，本发明采用了这样一种具有同步测试孔隙水压力功能的扁铲侧胀仪，其包括扁铲探头，所述扁铲探头的正面设置有扁铲膜片，所述扁铲探头内部设置有微型孔隙水压力传感器，所述扁铲探头的背面设置有一敞口压力腔；所述敞口压力腔的中心轴线与所述扁铲膜片中心轴线共线；所述敞口压力腔的敞口端设置有与其同轴布置的滤水器；所述微型孔隙水压力传感器与所述敞口压力腔连通；所述敞口压力腔内填充有传力介质。

在本发明的一种优选实施方案中，所述滤水器为圆形单孔滤水器，所述滤水器的渗透系数为(1～5)×10^-3cm/s。

在本发明的一种优选实施方案中，所述滤水器的过滤孔径为0.1～0.5μm；所述滤水器的孔隙为50～80目。

在本发明的一种优选实施方案中，所述滤水器通过法兰压盖固接于所述敞口压力腔的敞口端。

在本发明的一种优选实施方案中，所述敞口压力腔为设置于所述扁铲探头背面内部的圆环形敞口空腔。

在本发明的一种优选实施方案中，所述敞口压力腔包括同轴布置的介质填充槽和滤水器限位凸台；所述滤水器限位凸台的高度小于所述介质填充槽的深度。

在本发明的一种优选实施方案中，所述传力介质为脱气硅油。

在本发明的一种优选实施方案中，所述微型孔隙水压力传感器通过压力传递通道与所述敞口压力腔连通；所述压力传递通道内填充有传力介质。

在本发明的一种优选实施方案中，所述滤水器为阶梯轴状或圆柱状；所述滤水器外表面与扁铲探头的背面表面平齐。

本发明的有益效果是：本发明结构简单、使用方便、通用性强，由于对称结构的扁铲侧胀仪在土层测试过程中正面与背面受到的孔隙水压力一致，本发明通过在扁铲探头的背面设置与扁铲膜片同轴布置的滤水器并通过敞口压力腔实现了对扁铲侧胀仪膜片受到的孔隙水水压力的精确测试，从而有效消除了扁铲侧胀仪消散试验的不确定性；同时本发明通过对滤水器的渗透系数、过滤孔径、过滤孔密度的设计，有效地提高了同步测试过程中渗透系数过小导致的测量精度差、测量滞后等不利影响以及渗透系数过高导致的传力介质外溢、土体中杂质渗入敞口压力腔的情况；本发明通过将敞口压力腔设计成介质填充槽和滤水器限位凸台的结构方便了滤水器的安装和更换；本发明通过将滤水器为阶梯轴状或圆柱状有效提高了测试时滤水器表面的应力分布，从而提高了孔隙水水压力的测试精度。

附图说明

图1是本发明实施例一种具有同步测试孔隙水压力功能的扁铲侧胀仪结构主视图；

图2是本发明实施例一种具有同步测试孔隙水压力功能的扁铲侧胀仪结构侧视图；

图3是本发明实施例一种具有同步测试孔隙水压力功能的扁铲侧胀仪结构剖视图；

图4是本发明实施例一种具有同步测试孔隙水压力功能的扁铲侧胀仪结构孔隙水压力测试模块示意图；

图5是本发明实施例一种具有同步测试孔隙水压力功能的扁铲侧胀仪结构孔隙水压力测试模块示意图；