【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工程勘察、岩土试验领域，更具体地说它是一种外水压力折减系数测试装置。本专利技术还涉及这种水压力折减系数测试装置的测试方法。
技术介绍
1、隧洞及其它地下工程建设，地下水是无法回避的主要不利因素。由地下水引起的外水压力，特别是洞室埋深越深、外水压力就越大，对地下洞室支护衬砌设计方案、施工期及运行期安全存在重大影响；外水压力是地下洞室的水柱压力与外水压力折减系数的乘积，因此确定外水压力折减系数是计算外水压力的基础数据，也是工程勘察的一项主要任务。
2、在现行的技术标准中，还没有规程规范对外水压力折减系数的测试方法作出规定；目前，对外水压力折减系数，工程界考虑了地下水活动状态和含水带渗透性两种因素，在0-1之间取值；该方法实质上为经验取值，不同工程师基于各自对地质条件的认知，提出大小各异的外水压力折减系数，导致无法准确获得外水压力，尤其是深埋地下洞室外水压力差异更大、甚至表现为数量级的差异。
3、因此，研发一种外水压力折减系数测试装置及其测试方法十分必要。
技术实现思路
1、本专利技术的第一目的是为了克服上述
技术介绍
的不足之处，而提供种外水压力折减系数测试装置。
2、本专利技术的第二目的是提供这种水压力折减系数测试装置的测试方法。
3、为了实现上述第一目的，本专利技术的技术方案为：一种外水压力折减系数测试装置，包括地表和含水带，其特征在于：所述含水带倾向方向设置有竖向钻孔，含水带下方设置有勘探平洞；所述竖向钻孔内安装有水位观测
4、在上述技术方案中，所述水位观测管与竖向钻孔之间设置有竖向橡胶塞，所述竖向橡胶塞位于水位观测管插入含水带部位的上方，位于竖向橡胶塞上方的水位观测管与竖向钻孔之间填充有水泥浆。
5、在上述技术方案中，所述水平钻孔与空心钢管之间有水平橡胶塞。
6、在上述技术方案中，所述竖向钻孔直径为75-150mm，所述勘探平洞的洞径为2-3m，水平钻孔的直径为40-60mm。
7、在上述技术方案中，所述水位观测管直径为50mm，水位观测管底部插入含水带内5m；
8、在上述技术方案中，所述空心钢管直径为30mm。
9、为了实现上述第二目的，本专利技术的技术方案为：一种外水压力折减系数测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
10、步骤1：在地表观察含水带的空间展布情况，竖向钻孔布置在含水带倾向方向的附近地段；在竖向钻孔中安装水位观测管，水位观测管底部插入含水带内；水位观测管与竖向钻孔之间采用竖向橡胶塞止水和水泥浆封堵；
11、步骤2：在含水带下方的勘探平洞中，施钻水平钻孔，水平钻孔从勘探平洞洞底向含水带钻进并插入含水带内，空心钢管一端位于水平钻孔内、另一端位于勘探平洞内，位于勘探平洞的空心钢管与压力表连接，水平钻孔与空心钢管之间有水平橡胶塞；
12、步骤3：同期观测竖向钻孔的水位和勘探平洞内水平钻孔的水压，获得竖向钻孔的水柱高度h和水平钻孔的水头h，观测周期不少于1个水文年；
13、其中竖向钻孔的水柱高度h为竖向钻孔水位至空心钢管的距离，单位为米；水平钻孔的水头h由压力表读数p换算而来，即h＝p×100，h单位为米，p单位为兆帕；
14、步骤4：整理观测期内竖向钻孔的水柱高度h、水平钻孔的水头h的数据，绘制竖向钻孔的水柱高度h和水平钻孔的水头h与时间t的关系图，即h-t曲线和h-t曲线，时间t的单位为月；
15、步骤5：在竖向钻孔的水柱高度h和水平钻孔的水头h与时间t的关系图上，确定丰水期时竖向钻孔的水柱高度h1、枯水期时竖向钻孔的水柱高度h2、丰水期时水平钻孔的水头h1、枯水期时水平钻孔的水头h2；
16、步骤6：计算丰水期外水压力折减系数度k1和枯水期外水压力折减系数度k2，k1和k2中的最大值为含水带外水压力折减系数k；丰水期外水压力折减系数度k1＝h1/h1，枯水期外水压力折减系数度k2＝h2/h2，k＝max(k1，k2)。
17、在上述技术方案中，步骤4中，竖向钻孔的水柱高度h和水平钻孔的水头h与时间t的关系图中横轴为时间t，向右为正方向；左纵轴为竖向钻孔的水柱高度h，向上为正方向；右纵轴h为水平钻孔的水头h，向上为正方向。
18、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：
19、与现有技术相比，本专利技术的优点如下：
20、专利技术结合已有勘探钻孔和平洞，根据丰水期、枯水期含水带不同深度处水位、水压观测数据及相关性来确定外水压力折减系数，经施工期进行的地下洞室衬砌外渗压监测成果的检验，本专利技术所得成果准确、可靠，有效解决了如何确定地下洞室外水压力折减系数的难题。
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1.一种外水压力折减系数测试装置，包括地表(1)和含水带(2)，其特征在于：所述含水带(2)倾向方向设置有竖向钻孔(3)，含水带(2)下方设置有勘探平洞(4)；所述竖向钻孔(3)内安装有水位观测管(31)，所述水位观测管(31)底部插入含水带(2)内；所述勘探平洞(4)通过水平钻孔(5)插入含水带(2)内，空心钢管(51)一端位于水平钻孔(5)内、另一端位于勘探平洞(4)内，位于勘探平洞(4)的空心钢管(51)与压力表(52)连接。
2.根据权利要求1所述的一种外水压力折减系数测试装置，其特征在于：所述水位观测管(31)与竖向钻孔(3)之间设置有竖向橡胶塞(32)，所述竖向橡胶塞(32)位于水位观测管(31)插入含水带(2)部位的上方，位于竖向橡胶塞(32)上方的水位观测管(31)与竖向钻孔(3)之间填充有水泥浆(33)。
3.根据权利要求2所述的一种外水压力折减系数测试装置，其特征在于：所述水平钻孔(5)与空心钢管(51)之间有水平橡胶塞(53)。
4.根据权利要求3所述的一种外水压力折减系数测试装置，其特征在于：所述竖向钻孔(3)直径为75
5.根据权利要求4所述的一种外水压力折减系数测试装置，其特征在于：所述水位观测管(31)直径为50mm，水位观测管(31)底部插入含水带(2)内5m。
6.根据权利要求5所述的一种外水压力折减系数测试装置，其特征在于：所述空心钢管(51)直径为30mm。
7.根据权利要求1-6中任一权利要求所述一种外水压力折减系数测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述一种外水压力折减系数测试装置的测试方法，其特征在于，步骤4中，竖向钻孔(3)的水柱高度H和水平钻孔(5)的水头h与时间t的关系图中横轴为时间t，向右为正方向；左纵轴为竖向钻孔(3)的水柱高度H，向上为正方向；右纵轴h为水平钻孔(5)的水头h，向上为正方向。
...【技术特征摘要】
1.一种外水压力折减系数测试装置，包括地表(1)和含水带(2)，其特征在于：所述含水带(2)倾向方向设置有竖向钻孔(3)，含水带(2)下方设置有勘探平洞(4)；所述竖向钻孔(3)内安装有水位观测管(31)，所述水位观测管(31)底部插入含水带(2)内；所述勘探平洞(4)通过水平钻孔(5)插入含水带(2)内，空心钢管(51)一端位于水平钻孔(5)内、另一端位于勘探平洞(4)内，位于勘探平洞(4)的空心钢管(51)与压力表(52)连接。
2.根据权利要求1所述的一种外水压力折减系数测试装置，其特征在于：所述水位观测管(31)与竖向钻孔(3)之间设置有竖向橡胶塞(32)，所述竖向橡胶塞(32)位于水位观测管(31)插入含水带(2)部位的上方，位于竖向橡胶塞(32)上方的水位观测管(31)与竖向钻孔(3)之间填充有水泥浆(33)。
3.根据权利要求2所述的一种外水压力折减系数测试装置，其特征在于：所述水平钻孔(5)与空心钢管(51)之间有水平橡胶塞(53)。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄振伟，张玮鹏，王雪波，高健，孙韬，张涛，许利波，李柏江，
申请(专利权)人：长江岩土工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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