本发明专利技术涉及孔隙压力检测领域，特别涉及一种U形管液压差绳法检测孔隙压力的装置及其方法。本发明专利技术通过装有液体的U型导管，其孔隙端导管和大气端导管液面压力与各自的气压相等，即一端等于气室压力，一端等于大气压力。通过大气压力加减液面差即可获得气室土壤孔隙压力。孔隙端浮子的浮力与测绳收缩装置、大气端浮子坠与浮子、测绳收缩装置形成平衡拉力对，保证测绳在相同拉力下绷紧，读数器通过计量测绳的偏移长度即为浮子液面的升降高度。本发明专利技术的检测装置不仅可以测定地下水位下的孔隙压力，也可测定地下水位以上的非饱和土孔隙压力，安装便捷，操作简单，检测精确度高。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及孔隙压力检测领域，特别涉及一种。本专利技术通过装有液体的U型导管，其孔隙端导管和大气端导管液面压力与各自的气压相等，即一端等于气室压力，一端等于大气压力。通过大气压力加减液面差即可获得气室土壤孔隙压力。孔隙端浮子的浮力与测绳收缩装置、大气端浮子坠与浮子、测绳收缩装置形成平衡拉力对，保证测绳在相同拉力下绷紧，读数器通过计量测绳的偏移长度即为浮子液面的升降高度。本专利技术的检测装置不仅可以测定地下水位下的孔隙压力，也可测定地下水位以上的非饱和土孔隙压力，安装便捷，操作简单，检测精确度高。【专利说明】
本专利技术涉及土壤孔隙压力检测领域，特别涉及一种。
技术介绍
土壤由固相(土壤颗粒)、液相(土壤水)和气相(土壤所含气体)三相构成，在土壤颗粒空隙完全由液相填充，即水占土壤空隙的比例为百分之百时该土壤称之为饱和土。反之，土壤孔隙由水和空气填充，即饱和度大于O但小于100时，该土壤为非饱和土。一般认为地下水位以下为非饱和土，地下水位以上为饱和土，其中，非饱和土和饱和土的分界由于地下水位的变化而不断变化。孔隙压力包含孔隙水压和孔隙气压。孔隙压力通过土壤或岩石中的孔隙水而传递的压力，称孔隙水压。孔隙压力通过土壤或岩石中的孔隙气体传递的压力，称孔隙气压。就基础工程而言，孔隙压力是重要测试指标，目前工程上的仪器可以测定地下水位以下饱和土的孔隙压力，广泛使用的振弦式孔隙水压力仪也存在一定缺陷，经常发生不成活的问题。在真空预压的土体孔隙压力检测时，在连续连抽真空工况下的孔隙压力可以通过真空表测定，但无压力补偿条件下地下水位以上的非饱和土孔隙压力目前有效测定方法。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术之缺陷和不足，提供一种，可测定饱和土孔隙水压和非饱和土孔隙气压。本专利技术的技术方案是: 一种U形管液压差绳法检测孔隙压力的装置，主要由U型导管、水平导管、测绳、读数器和测绳收缩装置组成， 所述U型导管分为孔隙端导管和大气端导管，所述大气端导管顶部向上水平延伸水平导管；所述孔隙端导管的顶端设置与土壤对接的气室； 所述测绳包括孔隙端液位测绳和大气端液位测绳，所述孔隙端液位测绳一端置于孔隙端导管内部，另一端经过大气端导管、水平导管、孔隙端读数器，连接于测绳收缩装置上；所述大气端液位测绳一端置于大气端导管内部，另一端经过水平导管、大气端读数器，连接于大气端测绳收缩装置上。优选的，所述的孔隙端液位测绳置于孔隙端导管内部的一端连接浮子；所述大气端液位测绳置于孔隙端导管内部的一端连接浮子和浮子坠。优选的，还包括补水箱，所述补水箱通过导管连接所述水平导管；所述的所述水平导管尾端部可拆卸密封连接h型导管。优选的，所述的孔隙端导管、大气端导管、水平导管均为可拆卸式，密封连接。优选的，所述的孔隙端导管和大气端导管的连通部的下方向下垂直延伸形成插入部，所述插入部尾端为倒锥形。优选的，所述的孔隙端导管和大气端导管的相对侧下部，靠近连通部设置限位器。优选的，所述气室内由顶端设置滤网，所述滤网下方设置柔性透气填充物。优选的，所述的水平导管的起始端上设置可伸缩导管。优选的，还包括置于各导管的弯头处的测绳限位板，所述测绳限位器板上设置若干个贯通孔。本专利技术的另一个目的在于公开利用上述的U形管液压差绳法检测孔隙压力的检测装置孔隙压力的方法，包含以下步骤: (一)、非饱和土孔隙压力测定步骤及计算方法: 步骤1:敷设，通过钻孔压入或直接压入的方法将检测设备孔隙端置于预定深度，压入过程中同步接长大气端导管； 步骤2:达到预定标高安装水平导管、补水箱、读数器和测绳收缩装置； 步骤3:缓慢注水，至大气端导管内水位稳定后，向孔隙端导管上方回填粘土，填筑并捣实，记录孔隙端读数器和大气端读数器的初读数； 步骤4:在各观测时段读取孔隙端读数器和大气端读数器的读数； 孔隙端孔隙压力等于大气端压力与大气端液面相对于孔隙端液面液柱差的压力之和，计算过程如下: 1)孔隙端测绳偏离初始位置长度: Δ L1=L1 — L10 式中，AL1为孔隙端测绳偏离初始位置长度，L1为孔隙端测绳读数，液面上升为正，下降为负，L10为孔隙端读数器的初始读数； 2)大气端测绳偏离初始位置长度: Δ L2-L2 一 L20 式中，L2为大气端测绳读数，液面上升为正，下降为负，L2tl为初始读数，AL2S偏离初始位置长度； 3)U形管两端水位差:Δ H= Δ L2 — Δ L1 4)孔隙端孔隙压力 P=P0+ Δ H* Y 其中，ΛΗ为U形管两端液面差，Ptl为大气压力，Y为U形管内液体的比重，P孔隙端压力； (二)、饱和土孔隙压力测定步骤及计算方法: 步骤1:敷设，通过钻孔后以送管压入或直接用送管压入的方法将检测设备孔隙端置于预定深度，压入过程中同步接长大气端导管，将设备置入预定深度后测量送管顶面标高，拔出送管后记录送管长度；所述送管为中空的硬性材料制成的管，其内径大于大气端导管的外径，可将大气端导管置于送管中，利用送管壁下压U形管的连通处，将U形管下压至预定深度。步骤2:达到预定标高安装水平导管、补水箱、读数器和测绳收缩装置； 步骤3:若孔隙端顶面在地下水位以下时，不需注水，若孔隙端顶面在地下水位以上时，缓慢注水，至大气端导管内水位稳定后，向孔隙端导管上方回填粘土，填筑并捣实，记录孔隙端和大气端读数器的初读数； 步骤4:在建、构筑物边际线外无附加荷载和地表垂直气道覆盖部位敷设水位测量装置，记录初读数，并测量、记录初始水位； 步骤5:在各观测时段读取孔隙端和大气端读数器的读数，同时测定地下水位； 孔隙端孔隙压力等于大气端压力与大气端液面相对于同位地下水无干扰自由液面液柱差的压力之和，计算过程如下: 1)地下水位变化幅度: Δ H3=H3 — H30 式中，AH3为地下水为变化幅度(m)，H3tl为设备安装初始时水位测量装置测定的水位(m), H3为水位测量装置与大气端导管同步测定的水位(m)； 2)大气端测绳偏离初始位置长度: Δ L2-L2 一 L20 式中，L2为大气端测绳读数，液面上升为正，下降为负，L2tl为初始读数，AL2S偏离初始位置长度； 3)U形管两端水位差:Δ H= Δ L2 — Δ H3 4)孔隙端孔隙压力 P=P0+ Δ H* Y 其中，ΛΗ为U形管两端液面差，Ptl为大气压力，Y为U形管内液体的比重，P孔隙端压力； 工作原理: 含柔性透气填充物的气室与土壤孔隙对接，压力相同或相近。装有液体的U型导管，其孔隙端导管和大气端导管液面压力与各自的气压相等，即一端等于气室压力，一端等于大气压力。通过大气压力加减液面差即可获得气室土壤孔隙压力。孔隙端浮子的浮力与测绳收缩装置、大气端浮子坠与浮子、测绳收缩装置形成平衡拉力对，保证两条测绳在相同拉力下绷紧，读数器通过计量测绳的偏移长度获得浮子液面的升降高度。测绳收缩装置根据平衡力收发测绳。读数器可以为机械读数器，转轮设置为圆周刻度盘，由测绳移动带动转轮外缘转动偏移初始位置，通过指针读数转动周数和偏移角度和滑轮半径，计算测绳移动长度；也可以为电子读数器，将转轮读盘和指针设为电子读数装置，自动定时读数和存储，通过远程数据传输系统将实时数据传至接收终端。安装在各导管弯头处本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种U形管液压差绳法检测孔隙压力的装置，其特征在于，主要由U形导管、水平导管、测绳、读数器和测绳收缩装置组成，所述U型导管分为孔隙端导管和大气端导管，所述大气端导管顶部向上水平延伸水平导管；所述孔隙端导管的顶端设置与土壤对接的气室；所述测绳包括孔隙端液位测绳和大气端液位测绳，所述孔隙端液位测绳一端置于孔隙端导管内部，另一端经过大气端导管、水平导管、孔隙端读数器，连接于孔隙端测绳收缩装置上；所述大气端液位测绳一端置于大气端导管内部，另一端经过水平导管、大气端读数器，连接于大气端测绳收缩装置上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王俊刚，解潇，王璐，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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