本發(fā)明涉及一種扁鏟側(cè)脹儀，屬于扁鏟側(cè)脹儀技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及為一種具有同步測試孔隙水壓力功能的扁鏟側(cè)脹儀。

背景技術(shù)：

在軟土地區(qū)的高速鐵路與軌道交通勘察中，獲取土體的固結(jié)特性與滲透特性參數(shù)是關(guān)鍵。目前扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)在高速鐵路與軌道交通工程地質(zhì)勘察中應(yīng)用廣泛，但利用扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)測定土體的固結(jié)特性參數(shù)與滲透特性參數(shù)不是直接通過測試孔隙水壓力的消散獲得，而是間接通過測試扁鏟膜片受到的水土總應(yīng)力的消散獲得，因此對其試驗(yàn)理論與解譯方法需要進(jìn)一步測試膜片受到的孔隙水水壓力，以驗(yàn)證扁鏟側(cè)脹消散過程及結(jié)果的合理性。

目前工程實(shí)踐中普遍使用的扁鏟側(cè)脹儀都沒有測試土體孔隙水壓力的功能。如在中國實(shí)用新型專利說明書cn203320506u中公開了一種“孔壓位移扁鏟探頭”專利，其是在扁鏟圓形膜片同一側(cè)的右上方位置安裝孔壓傳感器測試孔隙水壓力，但是扁鏟在貫入過程中，其表面不同位置受到的應(yīng)力是不均勻分布的，而且差異大，受邊界效應(yīng)的影響，孔壓傳感器測得的孔隙水壓力與扁鏟側(cè)脹儀膜片受到的孔隙水水壓力不一致，二者無法進(jìn)行對比統(tǒng)一分析，對目前扁鏟側(cè)脹儀實(shí)用功能特別是消散試驗(yàn)的理論解譯具有不確定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對目前扁鏟側(cè)脹儀不具備同步測試能代表膜片中心處孔隙水壓力的問題，本發(fā)明提供一種具有同步測試孔隙水壓力功能的扁鏟側(cè)脹儀，其在不改變儀器的原有結(jié)構(gòu)與功能的前提下，在實(shí)現(xiàn)扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)同時能夠直接測試得到代表膜片中心處孔隙水壓力。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了這樣一種具有同步測試孔隙水壓力功能的扁鏟側(cè)脹儀，其包括扁鏟探頭，所述扁鏟探頭的正面設(shè)置有扁鏟膜片，所述扁鏟探頭內(nèi)部設(shè)置有微型孔隙水壓力傳感器，所述扁鏟探頭的背面設(shè)置有一敞口壓力腔；所述敞口壓力腔的中心軸線與所述扁鏟膜片中心軸線共線；所述敞口壓力腔的敞口端設(shè)置有與其同軸布置的濾水器；所述微型孔隙水壓力傳感器與所述敞口壓力腔連通；所述敞口壓力腔內(nèi)填充有傳力介質(zhì)。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述濾水器為圓形單孔濾水器，所述濾水器的滲透系數(shù)為(1～5)×10^-3cm/s。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述濾水器的過濾孔徑為0.1～0.5μm；所述濾水器的孔隙為50～80目。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述濾水器通過法蘭壓蓋固接于所述敞口壓力腔的敞口端。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述敞口壓力腔為設(shè)置于所述扁鏟探頭背面內(nèi)部的圓環(huán)形敞口空腔。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述敞口壓力腔包括同軸布置的介質(zhì)填充槽和濾水器限位凸臺；所述濾水器限位凸臺的高度小于所述介質(zhì)填充槽的深度。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述傳力介質(zhì)為脫氣硅油。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述微型孔隙水壓力傳感器通過壓力傳遞通道與所述敞口壓力腔連通；所述壓力傳遞通道內(nèi)填充有傳力介質(zhì)。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述濾水器為階梯軸狀或圓柱狀；所述濾水器外表面與扁鏟探頭的背面表面平齊。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、通用性強(qiáng)，由于對稱結(jié)構(gòu)的扁鏟側(cè)脹儀在土層測試過程中正面與背面受到的孔隙水壓力一致，本發(fā)明通過在扁鏟探頭的背面設(shè)置與扁鏟膜片同軸布置的濾水器并通過敞口壓力腔實(shí)現(xiàn)了對扁鏟側(cè)脹儀膜片受到的孔隙水水壓力的精確測試，從而有效消除了扁鏟側(cè)脹儀消散試驗(yàn)的不確定性；同時本發(fā)明通過對濾水器的滲透系數(shù)、過濾孔徑、過濾孔密度的設(shè)計(jì)，有效地提高了同步測試過程中滲透系數(shù)過小導(dǎo)致的測量精度差、測量滯后等不利影響以及滲透系數(shù)過高導(dǎo)致的傳力介質(zhì)外溢、土體中雜質(zhì)滲入敞口壓力腔的情況；本發(fā)明通過將敞口壓力腔設(shè)計(jì)成介質(zhì)填充槽和濾水器限位凸臺的結(jié)構(gòu)方便了濾水器的安裝和更換；本發(fā)明通過將濾水器為階梯軸狀或圓柱狀有效提高了測試時濾水器表面的應(yīng)力分布，從而提高了孔隙水水壓力的測試精度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一種具有同步測試孔隙水壓力功能的扁鏟側(cè)脹儀結(jié)構(gòu)主視圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例一種具有同步測試孔隙水壓力功能的扁鏟側(cè)脹儀結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例一種具有同步測試孔隙水壓力功能的扁鏟側(cè)脹儀結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例一種具有同步測試孔隙水壓力功能的扁鏟側(cè)脹儀結(jié)構(gòu)孔隙水壓力測試模塊示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例一種具有同步測試孔隙水壓力功能的扁鏟側(cè)脹儀結(jié)構(gòu)孔隙水壓力測試模塊示意圖；

圖中：1-濾水器，2-法蘭壓蓋，3-敞口壓力腔，4-微型孔隙水壓力傳感器，5-電纜線，6-扁鏟探頭，7-扁鏟膜片，8-壓力傳遞通道，3a-濾水器限位凸臺，3b-介質(zhì)填充槽。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本專利公開了一種具有同步測試孔隙水壓力功能的扁鏟側(cè)脹儀，其包括扁鏟探頭6，扁鏟探頭6的正面設(shè)置有扁鏟膜片7，扁鏟探頭6內(nèi)部設(shè)置有微型孔隙水壓力傳感器4，扁鏟探頭6的背面設(shè)置有一敞口壓力腔3；敞口壓力腔3的中心軸線與扁鏟膜片7中心軸線共線；敞口壓力腔3的敞口端設(shè)置有與其同軸布置且固接在扁鏟探頭6背面的濾水器1，濾水器1外表面與扁鏟探頭6的背面表面平齊；微型孔隙水壓力傳感器4與敞口壓力腔3連接；敞口壓力腔3內(nèi)填充有傳力介質(zhì)，本發(fā)明通過濾水器1與扁鏟膜片7的同軸布置，從而實(shí)現(xiàn)了扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)時直接測試代表扁鏟膜片中心處的孔隙水壓力，從而可直接計(jì)算出土體的水平固結(jié)系數(shù)與滲透系數(shù)，便于理論分析和測試數(shù)據(jù)的整理及計(jì)算，擴(kuò)展了儀器的性能與應(yīng)用范圍，提高了測試成果的準(zhǔn)確性及可靠性，節(jié)約了試驗(yàn)時間和成本，具有較強(qiáng)的實(shí)用性；

本發(fā)明的濾水器1為圓形單孔濾水器，濾水器1的滲透系數(shù)為(1～5)×10^-3cm/s，濾水器1的過濾孔徑為0.1～0.5μm；濾水器1的孔隙為50～80目；圓形單孔濾水器安裝在扁鏟探頭6背面，其幾何中心必須與扁鏟膜片7幾何中心一致，濾水器1表面與扁鏟外表面齊平；通過對圓形單孔濾水器的滲透系數(shù)以及過濾孔徑的合理設(shè)計(jì)，不僅消除了當(dāng)滲透系數(shù)過低時造成的測量精度不高、測量滯后等缺陷，而且還避免了滲透系數(shù)太高所帶來的敞口壓力腔內(nèi)介質(zhì)外溢以及土體雜質(zhì)滲入敞口壓力腔的情況。

為了方便本發(fā)明濾水器的安裝，設(shè)置于扁鏟探頭6背面的敞口壓力腔3為圓環(huán)形敞口空腔，敞口壓力腔3包括同軸布置的介質(zhì)填充槽3b和濾水器限位凸臺3a；濾水器限位凸臺3a的高度小于介質(zhì)填充槽3b的深度，濾水器1為階梯軸狀，濾水器1通過法蘭壓蓋2安裝于敞口壓力腔3的敞口端；法蘭壓蓋材料選用與扁鏟板頭同材質(zhì)的不銹鋼材，法蘭壓蓋采用4個螺絲安裝固定；需要指出，敞口壓力腔3只要能夠均勻傳遞濾水器1內(nèi)端面的水壓力即可，所以并不局限于本實(shí)施例中所給出的圓環(huán)形敞口空腔結(jié)構(gòu)，其他的方形、圓柱形空腔均可。

本發(fā)明中的微型孔隙水壓力傳感器4通過壓力傳遞通道8與敞口壓力腔3連通；壓力傳遞通道8內(nèi)填充有傳力介質(zhì)，傳力介質(zhì)為脫氣硅油。微型孔隙水壓力傳感器4采用商業(yè)化定型產(chǎn)品，其技術(shù)指標(biāo)為：感器量程0～2mpa，非線性誤差0.5％fs，重復(fù)性誤差0.5％fs，穩(wěn)定性誤差0.5％fs。微型孔隙水壓力傳感器將孔隙水壓力轉(zhuǎn)換成直流電壓信號，其信號輸出靈敏度為10mv/v，通過電纜線傳給接收儀表。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。