本實(shí)用新型涉及一種扁鏟側(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(cè)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(cè)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(guò)測(cè)試孔隙水壓力的消散獲得，而是間接通過(guò)測(cè)試扁鏟膜片受到的水土總應(yīng)力的消散獲得，因此對(duì)其試驗(yàn)理論與解譯方法需要進(jìn)一步測(cè)試膜片受到的孔隙水水壓力，以驗(yàn)證扁鏟側(cè)脹消散過(guò)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(méi)有測(cè)試土體孔隙水壓力的功能。如在中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)CN 203320506U中公開(kāi)了一種“孔壓位移扁鏟探頭”專(zhuān)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(cè)試孔隙水壓力，但是扁鏟在貫入過(guò)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(cè)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(wú)法進(jìn)行對(duì)比統(tǒng)一分析，對(duì)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(duì)目前扁鏟側(cè)脹儀不具備同步測(cè)試能代表膜片中心處孔隙水壓力的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種具有同步測(cè)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(shí)能夠直接測(cè)試得到代表膜片中心處孔隙水壓力。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用了這樣一種具有同步測(cè)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)。

在本實(shí)用新型的一種優(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。

在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述濾水器的過(guò)濾孔徑為0.1～0.5μm；所述濾水器的孔隙為50～80目。

在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述濾水器通過(guò)法蘭壓蓋固接于所述敞口壓力腔的敞口端。

在本實(shí)用新型的一種優(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。

在本實(shí)用新型的一種優(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(tái)；所述濾水器限位凸臺(tái)的高度小于所述介質(zhì)填充槽的深度。

在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述傳力介質(zhì)為脫氣硅油。

在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述微型孔隙水壓力傳感器通過(guò)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)。

在本實(shí)用新型的一種優(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。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、通用性強(qiáng)，由于對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的扁鏟側(cè)脹儀在土層測(cè)試過(guò)程中正面與背面受到的孔隙水壓力一致，本實(shí)用新型通過(guò)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(guò)敞口壓力腔實(shí)現(xiàn)了對(duì)扁鏟側(cè)脹儀膜片受到的孔隙水水壓力的精確測(cè)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(shí)本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)濾水器的滲透系數(shù)、過(guò)濾孔徑、過(guò)濾孔密度的設(shè)計(jì)，有效地提高了同步測(cè)試過(guò)程中滲透系數(shù)過(guò)小導(dǎo)致的測(cè)量精度差、測(cè)量滯后等不利影響以及滲透系數(shù)過(guò)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；本實(shí)用新型通過(guò)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(tái)的結(jié)構(gòu)方便了濾水器的安裝和更換；本實(shí)用新型通過(guò)將濾水器為階梯軸狀或圓柱狀有效提高了測(cè)試時(shí)濾水器表面的應(yīng)力分布，從而提高了孔隙水水壓力的測(cè)試精度。

附圖說(shuō)明

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

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一種具有同步測(cè)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是本實(shí)用新型實(shí)施例一種具有同步測(cè)試孔隙水壓力功能的扁鏟側(cè)脹儀結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例一種具有同步測(cè)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(cè)試模塊示意圖；

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例一種具有同步測(cè)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(cè)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(tái)，3b-介質(zhì)填充槽。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、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(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

本專(zhuān)利公開(kāi)了一種具有同步測(cè)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)，本實(shí)用新型通過(guò)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(shí)直接測(cè)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(cè)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(cè)試成果的準(zhǔn)確性及可靠性，節(jié)約了試驗(yàn)時(shí)間和成本，具有較強(qiáng)的實(shí)用性；

本實(shí)用新型的濾水器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(guò)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(guò)對(duì)圓形單孔濾水器的滲透系數(shù)以及過(guò)濾孔徑的合理設(shè)計(jì)，不僅消除了當(dāng)滲透系數(shù)過(guò)低時(shí)造成的測(cè)量精度不高、測(cè)量滯后等缺陷，而且還避免了滲透系數(shù)太高所帶來(lái)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。

為了方便本實(shí)用新型濾水器的安裝，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(tái)3a；濾水器限位凸臺(tái)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(guò)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(gè)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。

本實(shí)用新型中的微型孔隙水壓力傳感器4通過(guò)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(hào)，其信號(hào)輸出靈敏度為10mv/v，通過(guò)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)。