一种微型孔隙水压计及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种微型孔隙水压计及其使用方法，该微型孔隙水压计主要包括主壳体、过滤器和感应元件，其中，感应元件安装在主壳体的内部，过滤器和主壳体可拆卸连接。优选地，通过螺帽和主壳体构成分体式的可拆卸连接结构，从而令过滤器在主壳体内自由拆装。从而，本发明专利技术提供的微型孔隙水压计可在过滤器未饱和、堵塞等故障下进行及时更换，能够提高孔隙水压计的量测故障应急能力、试验灵活性、重复利用率，还能够使得过滤器的清理与饱和过程可单独进行，有效避免了对传感器感应元件等精密器件造成损伤。

A Miniature Pore Water Hydraulic Gauge and Its Application

【技术实现步骤摘要】
一种微型孔隙水压计及其使用方法
本专利技术涉及传感器
，特别涉及一种微型空隙水压计及其使用方法。
技术介绍
孔隙水压力：指土壤或岩石中地下水的压力，该压力作用于微粒孔隙之间。孔隙水压力又分为静孔隙水压力与超静孔隙水压力。静孔隙水压力：由地基土中地下水的自重引起的，即静止的地下水以下的孔隙水压力都是静孔隙水压力。超静孔隙水压力：由于静力或动力作用，超过与地下水条件有关的起始静孔隙水压力的那部分孔隙水压力称为超静孔隙水压力。孔隙水压计：孔隙水压计(简称孔压计)是观测土体中超静孔隙水压力增长与消散的关键性量测传感器，可用于监测、判别场地和岩土构筑物等力学性态与稳定性。微型孔隙水压计，即传感器主体长度大约在1厘米至5厘米左右的孔隙水压计。孔压比：超静孔隙水压力与有效应力之比。过滤器：为了确保传感器的感应元件仅受到土体内孔隙流体的作用力，传感器的前端必须加上过滤器，过滤器的作用是用来将土颗粒与孔隙流体相互分离开，让孔隙流体自由进出传感器中，进而引起压力的改变，并且使传感器没有受到周围土体所施加的额外压力。孔隙水压计广泛应用于监测与判别岩土承载体、结构物及单元本构模型试验、常规振动台试验、土工离心模型试验、地震模拟试验、现场监测中土体内部孔隙水压力变化，而孔压比则是能够表征各类饱和土体损坏程度的重要力学参数之一。由此说明了孔隙水压计的性能对于现场测试和物理模型试验中量测数据的准确性和可靠性至关重要。目前国内外实验室在物理模型试验和现场监测等岩土工程领域中广泛使用的孔隙水压计，均为一体式结构设计，即传感器为一个整体结构，内部过滤器不可进行拆卸。然而，经过大量调研与试验，表明在土工离心模型试验、常规振动台试验和地震模拟试验、现场原位监测中一体式孔隙水压计的量测故障应急能力、试验灵活性、重复利用率表现较差。因此，如何提高孔隙水压计的量测故障应急能力、试验灵活性、重复利用率，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种微型孔隙水压计及其使用方法，能够提高微型孔隙水压计的量测故障应急能力、试验灵活性、重复利用率，还能够令过滤器的清理与饱和过程单独进行，以避免对感应元件等精密部分造成损伤。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种微型孔隙水压计，包括主壳体、过滤器和感应元件，所述感应元件安装在所述主壳体的内部，所述过滤器和所述主壳体可拆卸连接。优选地，在上述微型孔隙水压计中，所述主壳体内沿轴向依次设置有用于安装所述过滤器的第一安装孔位和用于安装所述感应元件的第二安装孔位，所述第一安装孔位和所述第二安装孔位之间设置有用于对所述过滤器进行轴向限位的台阶；所述过滤器通过可拆卸连接件定位在所述第一安装孔位内。优选地，在上述微型孔隙水压计中，所述可拆卸连接件为螺帽，所述螺帽上设置有用于与所述主壳体螺纹连接的内螺纹或外螺纹，所述螺帽的侧端面设置有透水孔。优选地，在上述微型孔隙水压计中，还包括用于防止孔隙流体和土颗粒从所述过滤器周侧进入所述主壳体内的密封圈。优选地，在上述微型孔隙水压计中，所述螺帽上设置有用于与所述主壳体螺纹连接的内螺纹；所述第一安装孔位的一端设置有锥形孔壁；所述密封圈套设在所述过滤器上，且通过所述螺帽上的限位台阶和所述锥形孔壁进行轴向限位。优选地，在上述微型孔隙水压计中，所述主壳体内还设置有密封板，所述密封板上设置有第一通气孔，所述密封板和所述第一安装孔位分别位于所述第二安装孔位的两侧；所述感应元件的一端设置有第二通气孔和通气套管，所述通气套管的一端与所述第二通气孔连通，另一端穿过所述第一通气孔伸出所述主壳体外。优选地，在上述微型孔隙水压计中，所述感应元件上的外接芯线穿过所述通气套管伸出所述主壳体外。优选地，在上述微型孔隙水压计中，所述通气套管为硅胶材质。一种微型孔隙水压计使用方法，适用于如上文中所述的微型孔隙水压计，所述微型孔隙水压计使用方法包括：步骤一：首先将过滤器从主壳体上拆卸下来；步骤二：然后对所述过滤器进行清理；步骤三：之后再对所述过滤器进行饱和；步骤四：将经过清理和饱和的所述过滤器放置于饱和流体中，在所述饱和流体中组装所述过滤器和所述主壳体；步骤五：之后将所述微型孔隙水压计放置于标定装置中，将感应元件上的外接芯线与数据采集仪进行连接，依据行业规范对所述微型孔隙水压计的各项性能指标进行标定过程。优选地，在上述微型孔隙水压计使用方法中，对所述过滤器进行清理的过程包括：将所述过滤器放置于酒精中浸泡，然后将所述过滤器从酒精中取出放置于加热的去离子水中煮沸清理，直至所述过滤器的表面不再有气泡产生，之后将所述过滤器进行烘干处理。优选地，在上述微型孔隙水压计使用方法中，对所述过滤器进行饱和的过程包括：将所述过滤器放入密封的饱和罐中之后，对所述饱和罐进行抽真空，然后注入二氧化碳气体后保持预设时间，之后再次对所述饱和罐进行抽真空，重复上处操作多次后，向所述饱和罐内注入去离子水以对所述过滤器进行饱和。从上述技术方案可以看出，本专利技术提供的微型孔隙水压计及其使用方法中，由于过滤器可自由拆卸和安装，从而，当过滤器发生未饱和(过滤器内部含有气体)、堵塞(当土体中土颗粒粒径与过滤器的孔隙大小相同时会直接堵塞过滤器的孔隙，即造成堵塞)、污染(如土工离心试验中使用硅油作为孔隙流体，硅油是一种难以清理的物质)等情况发生时，可及时更换过滤器，从而有效解决微型孔隙水压计的故障问题，极大增强了孔隙水压计的故障应急能力、试验可控性、重复利用率。而且，该微型孔隙水压计可根据不同试验土体的类型，选择更换不同孔隙大小、尺寸、渗透性、材质的过滤器，不仅增强了试验灵活性，而且还减少了土工实验室和现场监测配置的微型孔隙水压计的数量。而且，该微型孔隙水压计中的过滤器的清理与饱和过程可单独进行，不仅简化了过滤器的处理操作过程，还避免了对微型孔隙水压计的感应元件等精密部分造成损伤。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术第一具体实施例提供的微型孔隙水压计在第一角度方向的整体结构示意图；图2为本专利技术第一具体实施例提供的微型孔隙水压计在第二角度方向的整体结构示意图；图3为本专利技术第一具体实施例提供的微型孔隙水压计的爆炸图；图4为本专利技术第一具体实施例提供的螺帽在第一角度方向的结构示意图；图5为本专利技术第一具体实施例提供的螺帽在第二角度方向的结构示意图；图6为本专利技术第一具体实施例提供的主壳体在第一角度方向的结构示意图；图7为本专利技术第一具体实施例提供的主壳体在第二角度方向的结构示意图；图8为本专利技术第一具体实施例提供的螺帽的半剖图；图9为本专利技术第一具体实施例提供的主壳体的半剖图；图10为本专利技术第一具体实施例提供的螺帽、橡胶圈、过滤器和主壳体的组装结构示意图；图11为本专利技术第一具体实施例提供的感应元件和通气电缆构成的组合件在第一角度方向的整体结构示意图；图12为本专利技术第一具体实施例提供的感应元件和通气电缆构成的组合件在第二角度方向的整体结构示意图；图13为本专利技术第二具体实施例提供的螺帽、橡胶圈、过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微型孔隙水压计，其特征在于，所述微型孔隙水压计包括主壳体(04)、过滤器(03)和感应元件(05)，所述感应元件(05)安装在所述主壳体(04)的内部，所述过滤器(03)和所述主壳体(04)可拆卸连接。

【技术特征摘要】
1.一种微型孔隙水压计，其特征在于，所述微型孔隙水压计包括主壳体(04)、过滤器(03)和感应元件(05)，所述感应元件(05)安装在所述主壳体(04)的内部，所述过滤器(03)和所述主壳体(04)可拆卸连接。2.根据权利要求1所述的微型孔隙水压计，其特征在于，所述主壳体(04)内沿轴向依次设置有用于安装所述过滤器(03)的第一安装孔位(043)和用于安装所述感应元件(05)的第二安装孔位(044)，所述第一安装孔位(043)和所述第二安装孔位(044)之间设置有用于对所述过滤器(03)进行轴向限位的台阶；所述过滤器(03)通过可拆卸连接件定位在所述第一安装孔位(043)内。3.根据权利要求2所述的微型孔隙水压计，其特征在于，所述可拆卸连接件为螺帽(01)，所述螺帽(01)上设置有用于与所述主壳体(04)螺纹连接的内螺纹(012)或外螺纹，所述螺帽(01)的侧端面设置有透水孔(011)。4.根据权利要求3所述的微型孔隙水压计，其特征在于，还包括用于防止孔隙流体和土颗粒从所述过滤器(03)周侧进入所述主壳体(04)内的密封圈(02)。5.根据权利要求4所述的微型孔隙水压计，其特征在于，所述螺帽(01)上设置有用于与所述主壳体(04)螺纹连接的内螺纹(012)；所述第一安装孔位(043)的一端设置有锥形孔壁(042)；所述密封圈(02)套设在所述过滤器(03)上，且通过所述螺帽(01)上的限位台阶和所述锥形孔壁(042)进行轴向限位。6.根据权利要求2所述的微型孔隙水压计，其特征在于，所述主壳体(04)内还设置有密封板，所述密封板上设置有第一通气孔(045)，所述密封板和所述第一安装孔位(043)分别位于所述第二安装孔位(044)的两侧；所述感应元件(05)的一端设置有第二通气孔(053)和通气...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永志，汤兆光，孙锐，王海，王体强，方浩，段雪锋，袁晓铭，吴天亮，
申请(专利权)人：王永志，汤兆光，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23