一种单孔多层式土体应力测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种单孔多层式土体应力测量装置及测试方法，该装置包括土压力盒、外部采集仪、空心套管组件和嵌入式弯刀，空心套管组件包括若干个套装且长度由里向外逐渐变短的空心套管、各空心管上的封盖和各旋转手柄，空心套管内壁分别设有滑道滚珠槽和导线槽；空心套管组件固定在固定钢筋孔内；嵌入式弯刀设有土压力盒且与空心套管连接。通过将测量装置放置于预钻孔中待受力稳定后采集应力数据。本实用新型专利技术的有益效果是：减去预埋步骤，降低测量对土体的结构和原始应力的影响，测量更加便捷、精确和高效；测量完成后装置可以回收，以免仪器留在复杂施工现场遭到破坏；竖直方向多点的测量为土体应力随深度变化规律的研究提供依据。

A single hole multi-layer soil stress measuring device

【技术实现步骤摘要】
一种单孔多层式土体应力测量装置
本技术属于现场原位测试
，特别涉及一种单孔多层式土体应力测量装置及测试方法。尤其适用于中软土层中土压力盒埋设与数据监测。
技术介绍
在工程设计与施工安全评估时，例如暗挖法施工的地铁中转站上方土体应力对支护结构的设计而言是至关重要的。土体应力测量中，现有的测量方式多数以钻孔预埋法埋设土压力盒，然后填充同样或者相近的土体后压实，来测量土体应力；在实践中发现，现有的方式存在以下弊端：首先，埋设土体内的土压力盒一般都是不可回收的，存在严重浪费；其次，目前多是通过将土压力盒绑在钢筋笼上再送到钻孔内。在这过程中，钢筋笼与孔壁的碰撞不可避免的造成土压力盒膜片过载而产生永久变形；此外，土体钻孔后的回填土破坏了原始结构和应力，测出的数据精度下降。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种单孔多层式土体应力测量装置及测试方法。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种单孔多层式土体应力测量装置，包括：土压力盒、导线、外部采集仪，还包括固定钢筋孔、空心套管组件和嵌入式弯刀，空心套管组件包括若干个套装且长度由里向外逐渐变短的空心套管、各空心管上的封盖和各旋转手柄，所述空心套管环内壁设有竖直滑道槽，所述滑道槽内设有滚珠；所述滑道槽的外侧设有竖直导线槽，所述导线槽在空心套管的侧壁设有进线孔、顶部设有出线孔；所述空心套管组件固定在固定钢筋孔内；所述嵌入式弯刀与空心套管连接，所述嵌入式弯刀上设有土压力盒。所述固定钢筋孔由竖向钢筋和上、中、下水平圆环钢筋作支架形成，且固定钢筋孔半面侧面钢筋支架蒙皮，所述蒙皮钢筋支架设有若干竖向钢筋，所述固定钢筋孔底部设有与竖向钢筋连接的空心套管插入光杆。所述光杆设置在钢筋孔一侧，嵌入式弯刀在固定钢筋孔内旋转。所述空心套管有3～5个空心管。所述嵌入式弯刀设置在空心管下部，嵌入式弯刀上的导线孔道与空心管侧壁上的导线孔道对接联通后，采用焊接的方式将二者连接。所述嵌入式弯刀侧边有刀锋，自由端部为尖头，刀片中部设有土压力盒放置凹槽，所述凹槽以薄钢片封面并用螺丝固定且凹槽到弯刀尾部设有导线孔道。一种单孔多层式土体应力测量装置的测试方法，包括以下步骤：步骤1，预估测点深度和土体应力，选定合适的空心管数量和长度及土压力盒；步骤2，放置测量装置于预钻孔中；步骤3，待受力稳定后采集应力数据。依照实验方案伸缩空心管，使嵌入式弯刀与测点位置齐平，旋转手柄以带动弯刀插入土层。本技术的有益效果是：避免以往土体应力测量必须预埋的步骤，有效降低测量对土体的结构和原始应力的影响，使得测量更加便捷、精确和高效；刀片插入土体的角度可以自行调整，进而实现单孔多点土体应力测量的效果；测量完成后装置可以回收，以免仪器留在复杂施工现场遭到破坏；竖直方向多点的测量为土体应力随深度变化规律的研究提供依据。附图说明图1是本技术的一种单孔多层式土体应力测量装置整体示意图，图2是本技术嵌入式弯刀的示意图，图3是本技术测量装置的旋转主体示意图，图4是本技术外层空心管的立剖面示意图，图5是固定钢筋孔壁和光杆示意图。图中：1-1、空心管1-2、滚珠1-3、滑道槽2、封盖3、嵌入式弯刀3-1、刀锋3-2、尖头3-3、预留凹槽4、土压力盒5-1、固定钢筋孔壁5-2、光杆6、薄钢片7、导线8、孔道9、螺丝10、旋转手柄具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明：如图1至5所示，一种单孔多层式土体应力测量装置，其组成包括：空心套管1-1，滚珠1-2，滑道槽1-3和各空心管上的封盖2及旋转手柄10，嵌入式弯刀3，土压力盒4，固定钢筋孔壁5-1及和固定钢筋孔壁连接的光杆5-2。土压力盒放置在嵌入式弯刀中，其导线7经弯刀和空心套管内的孔道8向上穿出封盖2，连接到外部采集仪。空心管内有滑道槽和滚珠。空心套管的各个组成空心管在底部的长度由里向外逐渐变短。空心套管由光杆固定，形成稳定的测试装置，而且光杆表面光滑，以便于空心套管的旋转。进一步，所述空心套管有3～5个空心管，空心管内壁设有滑道槽，滑道槽内设有滚珠。进一步，所述空心管顶部各有一个通过螺丝9与空心管固定的封盖，封盖的导线孔与空心管的导线孔联通；空心管下部设有嵌入式弯刀，弯刀的导线孔与空心管侧壁上的导线孔联通，并通过焊接的方式固定。进一步，所述嵌入式弯刀侧边有刀锋3-1，顶部有一个尖头3-2，刀片中部留有凹槽3-3且有条从凹槽到弯刀尾部的孔道8。土压力盒放置在嵌入式弯刀的预留凹槽中，以薄钢片6封面并用螺丝9固定。进一步，所述空心套管由长短不一的空心管组成，最外层空心管最短，最内层空心管最长；空心管下端收口，封闭管内滑道，防止滚珠从下方滑出。一种单孔多层式土体应力测量装置的测量方法，其步骤是：(1)预估测点深度和土体应力，选定数量和长度合适的空心管及各土压力盒。(2)组装土体应力测量装置，以三个空心管为例：1)将中层空心管沿外层空心管的滑道插入，在两者间的滑道内放入滚珠后，用螺丝固定封盖于外层空心管顶部。封盖的导线孔要与空心管顶部的导线孔一一联通。再将内层空心管沿着中层空心管内壁的滑道插入，在内、中两层空心管间的滑道内放入滚珠后，用螺丝分别先后固定一封盖于中层空心管和内层空心管顶部。如此形成如图3所示旋转主体。2)将三个土压力盒BW-100分别安装到三个嵌入式弯刀的预留凹槽中，压力盒的导线经弯刀和空心套管内的孔道向上穿出封盖，连接到外部采集仪。薄钢片覆盖在土压力盒上，并用螺丝拧紧。嵌入式弯刀尾部导线口与外层空心管侧边导线口对接并焊接。3)利用钢筋与蒙皮制作固定钢筋孔壁，固定钢筋孔壁由竖向钢筋和水平圆环钢筋作支架。固定钢筋孔壁的顶、中、底部各有一个水平圆环钢筋，根据实际需要，可在三个部位适当加密圆环钢筋的布置；在待蒙皮的半个钢筋支架侧面，竖直钢筋按照4个的数量等间距分布，不蒙皮的另半个钢筋支架侧面则无需竖直钢筋；光滑的光杆由两段小的空心管焊接到固定钢筋孔壁上。将固定钢筋孔壁和光杆整体放置到待测土体中的预钻孔中。为保证弯刀能够在旋转主体的带动下顺利将土压力盒插入土体，光杆的位置应当靠近孔壁一侧，如图5所示。(3)将组装好的测量装置置入预钻孔中，依照实验方案伸缩空心管，使嵌入式弯刀与测点位置齐平，旋转手柄以带动弯刀插入土层。待受力稳定后就可以通过DH3816静态应变测试分析系统采集仪采集土体应力和沉降数据。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单孔多层式土体应力测量装置，包括：土压力盒、导线、外部采集仪，其特征是：还包括固定钢筋孔、空心套管组件和嵌入式弯刀，空心套管组件包括若干个套装且长度由里向外逐渐变短的空心套管、各空心管上的封盖和各旋转手柄，所述空心套管环内壁设有竖直滑道槽，所述滑道槽内设有滚珠；所述滑道槽的外侧设有竖直导线槽，所述导线槽在空心套管的侧壁设有进线孔、顶部设有出线孔；所述空心套管组件固定在固定钢筋孔内；所述嵌入式弯刀与空心套管连接，所述嵌入式弯刀上设有土压力盒。/n

【技术特征摘要】
1.一种单孔多层式土体应力测量装置，包括：土压力盒、导线、外部采集仪，其特征是：还包括固定钢筋孔、空心套管组件和嵌入式弯刀，空心套管组件包括若干个套装且长度由里向外逐渐变短的空心套管、各空心管上的封盖和各旋转手柄，所述空心套管环内壁设有竖直滑道槽，所述滑道槽内设有滚珠；所述滑道槽的外侧设有竖直导线槽，所述导线槽在空心套管的侧壁设有进线孔、顶部设有出线孔；所述空心套管组件固定在固定钢筋孔内；所述嵌入式弯刀与空心套管连接，所述嵌入式弯刀上设有土压力盒。


2.根据权利要求1所述的一种单孔多层式土体应力测量装置，其特征是：所述固定钢筋孔由竖向钢筋和上、中、下水平圆环钢筋作支架形成，且固定钢筋孔的半面侧面设有钢筋支架蒙皮，所述钢筋支架蒙皮设有若干竖向钢筋，所述固定钢筋孔底部设有与竖向钢筋连接的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘举，徐正，张翻，王峥，李珊珊，卢力强，李顺群，张建新，赵建军，程星磊，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：新型
国别省市：天津;12