一种适用于软土地区的土压力盒埋设装置及方法与流程

1.本发明涉及岩土测试设备技术领域，尤其涉及一种适用于软土地区的土压力盒埋设装置及方法。


背景技术：

2.在软土地区存在路基，边坡，大坝，隧道，土堤等结构物时，通常需要土压力盒监测土压应力。土压力传感器传统的埋设方法有挂布法、气顶法和钻孔法。在工程中广泛应用这几种方法，理论与实践较为成熟。挂布法常用于围护结构中土压力盒的埋设，是将土压力盒安装在尼龙布上的某一位置，并且尼龙布铺在钢筋笼表面，下放钢筋笼与尼龙布，定位后浇注混凝土，随混凝土表面上升产生的侧向推力，将土压力盒压向土层侧壁。气顶法是利用气缸为顶出装置，利用气源为动力，将传感器顶入土体中,它比挂布法定位更准确，安装更到位，可认为是自由场应力测试，测得的应力更接近土体的应力。传统的钻孔法在土压力传感器埋设中应用较多，即在土体中先进行泥浆护壁钻孔，并将土压力传感器固定在定制的薄壁槽钢或钢筋笼上，然后将土压力传感器随薄壁槽钢或钢筋笼一道埋入钻孔中规定深度位置，再在钻孔中回填细砂，待细砂固结后进行土压力的测试。
3.这些常用埋设方法虽能达到测试要求，但存在很多缺点。挂布法很难去控制埋设土压力盒的位置和方向，造成测量误差；气顶法，其装置复杂，埋设过程中设备与元器件易损坏，埋设装置成本较高；钻孔法薄壁槽钢或钢筋笼相对土体的刚度较大，埋入土体后与土体侧向变形不协调，影响土压力测试结果的精度。薄壁槽钢或钢筋笼的价格较高，因此埋设方法的经济性不强；土压力传感器需在施工现场焊接，操作不易，安装效率低下。
4.因此，为解决以上缺陷问题，亟需对现有的测试装置与方法进行改造，提出一种适用于软土地区的土压力盒钻孔埋设方法。


技术实现要素：

5.有鉴于此，为了解决土压力传感器传统的埋设方法存在的上述问题，本发明的实施例提供了一种适用于软土地区的土压力盒埋设装置及方法。
6.本发明的实施例提供一种适用于软土地区的土压力盒埋设装置，包括：
7.筒管，所述筒管管壁设有至少一可被土压力盒穿过的穿孔；
8.设置于筒管内部的至少一转送件，每一所述转送件设置于一所述穿孔处，所述转送件包括固定于所述筒管内壁与所述穿孔相对位置的弹性件、一侧与所述穿孔上部铰接且另一侧底部被所述弹性件支撑的活动板、以及固定于所述活动板底部用于吸附和释放土压力盒的电磁铁；
9.以及推送杆，所述推送杆用于插入所述筒管内推动所述活动板转动，使所述电磁铁吸附的土压力盒穿过所述穿孔并被挤入所述筒管外部的土壤中。
10.进一步地，所述穿孔至所述筒管底端的距离等于所述土压力盒预安装位置至钻孔底部的距离。
11.进一步地，所述穿孔为直径大于所述土压力盒直径的圆孔。
12.进一步地，所述穿孔的直径等于所述筒管的直径。
13.进一步地，所述推送杆底部设有半椭球形的推块。
14.进一步地，所述弹性件包括弹簧和铁片，所述弹簧倾斜设置，且一端与所述筒管内壁固定连接，另一端连接所述铁片，所述铁片支撑所述活动板底部。
15.本发明的实施例提供的上述适用于软土地区的土压力盒埋设装置的技术方案带来的有益效果是：
16.(1)可现场组装，简单高效，操作易行，能有效的满足软土层中土压力的定向定位测试，具有可观的工程实践预期效果和显著的经济优势，可根据不同的现场情况制作，适用性好且便于推广，对岩土工程测试技术的提高与改进具有重要意义。
17.(2)与传统的土压力盒埋设方法相比，土压力盒传感器在钻孔中定位更便捷、更准确，土压力盒与土层接触更好。
18.(3)可以一次完成多个土压力盒的埋设，效率高，且装置可周转使用、重复利用，降低成本。
19.本发明的实施例提还供了一种适用于软土地区的土压力盒埋设方法，使用上述的一种适用于软土地区的土压力盒埋设装置，且包括以下步骤：
20.s1在各所述转送件上分别安装土压力盒，使每一所述电磁铁通电吸附固定所述土压力盒；
21.s2将所述筒管下放入钻孔，调整所述筒管下放深度、转动所述筒管使各所述穿孔到达各土压力盒预埋设位置；
22.s3将所述推送杆插入所述筒管，下放所述推送杆，且所述推送杆杆在经过每一所述转送件时抵住所述活动板并推动所述活动板转动，带动所述土压力盒转动穿过所述穿孔并使所述土压力盒被挤入土压力盒预埋设位置的土壤内，使所述电磁铁断电释放所述土压力盒使其保留于土壤中。
23.进一步地，所述电磁铁通过导线连接电源，所述土压力盒通过线缆连接测试设备，所述步骤s1中在安装所述土压力盒时将所述导线和所述线缆由所述穿孔引出所述筒管外部。
24.由于本发明中适用于软土地区的土压力盒埋设方法的有益效果与上述适用于软土地区的土压力盒埋设装置的有益效果相同，这里就不再做重复说明。
附图说明
25.图1是本发明一种适用于软土地区的土压力盒埋设装置的示意图。
26.图2是图1中筒管1的俯视图。
27.图中：1
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筒管、2
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铰链、3
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弹性件、4
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活动板、5
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电磁铁、6
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土压力盒、7
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线缆、8
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导线、9
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推送杆、10
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电源、11
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测试设备、12
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穿孔。
具体实施方式
28.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
29.请参考图1，本发明的实施例提供一种适用于软土地区的土压力盒埋设装置，主要适用于软土层中土压力盒的组装固定，定点埋设及数据监测，该埋设装置主要由筒管1、设置于所述筒管1内的转送件、以及推送杆9组成。
30.具体的，所述筒管1为硬质圆柱中空管，其中所述筒管1管壁设有至少一可被土压力盒6穿过的穿孔12，所述穿孔12数量与预安装的土压力盒6的数量保持一致，可以为一个或多个。
31.所述穿孔12应保证所述土压力盒6能够通过，因此其应具体适当的形状和尺寸，可以有多种选择可以不做具体限制。如可以将所述穿孔12设置为直径大于所述土压力盒6直径的圆孔。优选的，所述穿孔12的直径等于所述筒管1的直径。这样既能满足所述土压力盒6通过，同时还可以防止土压力盒6挤入土层时大量土壤进入所述筒管1。
32.进一步地，为了在埋设所述土压力盒6时更准确速度的对准定位。所述穿孔12至所述筒管1底端的距离等于所述土压力盒6预安装位置至钻孔底部的距离。这样所述筒管1在下放至钻孔后，所述穿孔基本上与所述土压力盒6预安装位置高度平齐，方便后续操作。
33.请参考图1和2，所述转动件可以设置为一个或多个，其数量同样与预安装的土压力盒6的数量保持一致。每一所述转送件设置于一所述穿孔12处，每一所述转送件包括固定于所述筒管1内壁与所述穿孔12相对位置的弹性件3、一侧与所述穿孔12上部铰接且另一侧底部被所述弹性件3支撑的活动板4、以及固定于所述活动板4底部用于吸附和释放土压力盒6的电磁铁5。
34.具体的，所述活动板4为圆形铁板，其边缘的一侧与所述筒管1内壁铰接连接，如通过铰链2铰接，这样使所述活动板4可以绕所述铰链2转动，且转动轨迹恰好经过所述穿孔12。所述活动板4边缘的另一侧通过所述弹性件3进行支撑，这里所述弹性件3包括弹簧和铁片，所述弹簧倾斜设置，且一端与所述筒管1内壁固定连接，另一端连接所述铁片，所述铁片支撑所述活动板4底部，所述活动板4受力向下转动时挤压所述铁片并与所述铁片脱离。
35.所述电磁铁5固定于所述活动板4底部，这里与所述活动板4底部焊接固定形成一个整体，在所述活动板4转动时带动所述电磁铁5一起转动。预安装的土压力盒6安装固定于所述电磁铁5底部，所述电磁铁5通电时对所述土压力盒6产生吸附作用使其固定。
36.所述推送杆9用于插入所述筒管1内推动所述活动板4转动，使所述电磁铁5吸附的土压力盒6穿过所述穿孔12并被挤入所述筒管1外部的土壤中。这里所述推送杆9为钢杆，其底部还设有半椭球形的推块，所述推块的长轴略小于管筒1直径。
37.将所述推送杆9下放时所述推块挤压所述活动板4，所述推块直接作用于所述活动板4上推动所述活动板4转动其使其一侧脱离所述弹性件3，所述活动板4继续转动直至所述土压力盒6穿过所述穿孔12挤入土层中，对所述电磁铁断电释放所述土压力盒6，使所述土压力盒6保留于土层中，即完成所述土压力盒6的埋设。
38.另外，请参考图1和2，本发明的实施例还提供了一种适用于软土地区的土压力盒埋设方法，使用上述的一种适用于软土地区的土压力盒埋设装置，且包括以下步骤：
39.s1在各所述转送件上分别安装土压力盒6，使每一所述电磁铁5通电吸附固定所述土压力盒6。
40.在安装所述土压力盒6之前，应先在预测试土层中进行钻孔，并达到测试设计深度，钻孔的直径稍大于所述筒管1直径，尽量贴合土层。
41.在安装所述土压力盒6时还需提前对与电磁铁5和土压力盒6连接的线路进行处理，这里所述电磁铁5通过导线8连接电源10，所述土压力盒6通过线缆7连接测试设备11，因此在安装所述土压力盒6时将所述导线8和所述线缆7由所述穿孔引出所述筒管1外部。
42.s2将所述筒管1下放入钻孔，调整所述筒管1下放深度、转动所述筒管1使各所述穿孔12到各达土压力盒6预埋设位置。这里可以提前预先设置各所述穿孔12位于所述筒管1上的位置与各土压力盒6预埋设位置对应，便于对各所述穿孔12位置的调节，提高效率。
43.s3将所述推送杆9插入所述筒管1，下放所述推送杆9，且所述推送杆9在经过每一所述转送件时抵住所述活动板4并推动所述活动板4转动，所述活动板4挤压所述弹性件3并与之脱离，而后所述活动板4转动至所述穿孔12与所述穿孔12重合，同时带动所述土压力盒6转动穿过所述穿孔12并使所述土压力盒6被挤入土压力盒6预埋设位置的土壤内，之后使所述电磁铁5断电释放所述土压力盒6使其保留于土壤中，所述电磁铁5与所述土压力盒6分离。
44.最后，待所有土压力盒6埋设完毕，缓慢抽出所述筒管1，可以后期重复利用，对所述钻孔内缓慢注入砂土，并溢出表面后停止注入。静置，待砂土固结完成后，根据测试需求采用测试设备11采集所述土压力盒6的测试数据。
45.在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本技术请求保护的范围。
46.在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
47.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。