[发明专利]一种盾构隧道壁后地层孔隙水压力测试装置，制作方法及其使用方法

说明书

本发明提供一种盾构隧道壁后地层孔隙水压力测试装置，制作方法及其使用方法，包括：测试杆和钢护筒；测试杆设有相互连接的锥形端头、测试元件室以及测线护管；钢护筒设有钢管以及与钢管采用螺纹连接的封堵旋塞。通过本装置进行盾构隧道壁后地层孔隙水压力测试时，可以通过旋转测试杆将锥形端头穿透同步注浆圈并楔入壁后地层中，地层中的孔隙水在压力下渗流通过渗水孔，并接触到测试元件室里的振弦式孔隙水压计，从而完成对地层中孔隙水压力的测量；钢护筒与测线护管的设置可以保证埋设、测量期间孔隙水压计及其测线不被破坏，最终实现对盾构隧道壁后地层孔隙水压力的准确、有效测量。

技术领域

本发明涉及土木工程盾构隧道力学特性测试领域，尤其涉及到城市敏感环境中江底盾构隧道壁后地层的水压力测试所涉及的盾构隧道壁后地层孔隙水压力测试装置，制作方法及其使用方法。

背景技术

当盾构隧道穿越江底时，为掌握隧道及地层的力学、变形特征响应江水水位变化的相关规律，有必要对盾构壁后地层中的孔隙水压力进行测试。传统的孔隙水压力测试方式是在盾构管片预制过程中，将孔隙水压计预埋在盾构管片外壁。但由于盾构机的构造限制，在盾构隧道开挖过程中需要对盾尾与管片之间空隙进行同步注浆，浆液凝固而成的结石体阻隔了孔隙水压计与地层之间的接触，导致测量结果的失准。同时，管片的浇筑往往会对未经保护的孔隙水压计及测线造成损害。另一种孔隙水压计的埋设方式是在隧道上方的地表进行探测，钻孔至隧道外壁并埋设测试元件。但该方式操作困难大、成本高，且不适用于水文环境保护要求较高的城市盾构隧道，更不适用于江底等水体下盾构隧道。

因此，研制一种盾构隧道壁后地层孔隙水压力测试装置，能够在降低操作难度及成本的同时有效、准确地测量盾构壁后地层中的孔隙水压力，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种能够在降低操作难度及成本的同时有效、准确地测量盾构壁后地层中孔隙水压力的盾构隧道壁后地层孔隙水压力测试装置，包括：测试杆和钢护筒；

测试杆设有相互连接的锥形端头、测试元件室以及测线护管；

钢护筒设有钢管以及与钢管采用螺纹连接的封堵旋塞。

进一步需要说明的是，测试元件室设有四条钢支撑，钢支撑截面为L型；

钢支撑外侧包裹有模袋；

模袋的两端分别采用橡胶箍圈与钢支撑固定连接；

钢支撑内安置孔隙水压力计，孔隙水压力计通过底部螺纹固定在定位底座上，孔隙水压力计贯穿定位底座，定位底座与钢支撑采用焊接连接。

进一步需要说明的是，测线护管内径与定位底座外径尺寸相等，护管外侧设置螺纹。

进一步需要说明的是，钢管内径与测线护管外径尺寸相等，钢管内侧设置螺纹。

进一步需要说明的是，封堵旋塞中心设有测线通孔，封堵旋塞外侧设置螺纹。

进一步需要说明的是，锥形端头采用钢材加工制作，为内部中空的圆锥形状；

锥形端头上对称分布有十二个渗水孔。

本发明还一种盾构隧道壁后地层孔隙水压力测试装置制作方法，方法包括：

将振弦式孔隙水压计通过螺纹固定在定位底座上，以免在测试阶段孔隙水压计位置发生扭转、偏离；

之后将四根钢支撑焊接在定位底座边缘；

将锥形端头焊接在钢支撑顶部，并将模袋用橡胶箍圈绑定在钢支撑的上下两端；

将孔隙水压计的测线穿管测线护管，并将定位底座与测线护管焊接；

将测线护管通过螺纹拧入钢管，旋至锥形端头顶部与钢管一端平齐即停止；