一种用于隧道出口挡墙护坡的孔隙水压力监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及工程检测领域，尤其涉及一种用于隧道出口挡墙护坡的孔隙水压力监测装置。


背景技术：

2.孔隙水压力监测是指对土石坝坝体或地基在土体固结、基础变形和水流渗透等因素作用下土粒孔隙中水压力大小和变化所作的量测。由于监测设备本身的功能，在孔隙水压力监测中，不仅能测得土石坝施工阶段至运行初期的饱和土体逐渐排水固结过程中的孔隙水压力、蓄水初期由压缩和渗透两者形成的综合水压力，还能测得蓄水运行时期坝体渗透形成的渗透水压力，以及由于上游水位骤降土石坝内部产生的孔隙水压力。
3.对隧道出口的挡墙护坡来说，孔隙水压力增大常易引起挡墙护坡失稳。进行孔隙水压力监测，在施工期间可以随时核算挡墙护坡的稳定性，控制填筑速度，保证安全施工；在铁路运行期间可以随时分析挡墙护坡的渗流和稳定情况，保证安全运用。
4.工程上主要使用钢弦式及差动电阻式这两种孔隙水压力计，振弦式孔隙水压力计由于具有智能识别功能而广泛应用，但常规单一的振弦式孔隙水压力计一般不具备多点检测的功能。而且，若某一埋设点的振弦式孔隙水压力计的数值异常，无法判断出是该振弦式孔隙水压力计损坏还是真正的孔隙水压力异常。


技术实现要素：

5.鉴于此，本实用新型实施例提供了一种用于隧道出口挡墙护坡的孔隙水压力监测装置，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。
6.本实用新型的技术方案如下：
7.所述孔隙水压力监测装置包括上下串接的第一监测单元和第二监测单元；
8.所述第一监测单元和第二监测单元包括传感器、联接件和透水件；
9.所述传感器包括传感器外壳和安装在所述传感器外壳内部的传感器芯体，所述传感器芯体包括：所述传感器壳体的底部的承压膜、沿所述传感器壳体的周向布置的线圈和沿所述传感器壳体的轴向布置的振弦；所述振弦的一端与所述传感器壳体的顶部固定连接，另一端与所述承压膜固定连接；
10.所述连接件安装在所述传感器壳体的底部并与透水件连接，所述连接件的内部中空；所述透水件的内部具有承压腔，以使得孔隙水透过透水件后在此汇集，所述承压腔与所述承压膜连通，以使得孔隙水的压力作用在承压膜上；
11.所述第一监测单元的透水件与所述第二监测单元的传感器壳体连接，所述第二监测单元与第二监测单元用于同时监测一个埋设点的孔隙水压力。
12.在一些实施例中，监测单元的透水件包括硬质骨架和安装在所述硬质骨架上的透水材料。
13.在一些实施例中，所述第一监测单元和第二监测单元的传感器壳体与联接件螺纹
连接、所述联接件与透水件螺纹连接。
14.在一些实施例中，所述第一监测单元的透水件与所述第二监测单元的传感器壳体螺纹连接。
15.在一些实施例中，所述第一监测单元的传感器壳体的顶部设有顶盖，所述第一监测单元和第二监测单元的信号线从所述顶盖的顶面延伸而出。
16.在一些实施例中，所述第二监测单元的透水件的底部设有底锥，所述底锥与所述第二监测单元的透水件螺纹连接。
17.在一些实施例中，所述振弦为钢丝，其一端连接在所述承压膜的中心部位。
18.在一些实施例中，所述孔隙水压力监测装置包括多个上下串接的第一监测单元和/或第二监测单元。
19.根据本实用新型实施例的用于隧道出口挡墙护坡的孔隙水压力监测装置，可获得的有益效果至少包括：该孔隙水压力监测装置同时布置有两个或更多个的监测单元，各个监测单元可以实现该埋设点渗透(孔隙)水压力的多点监测，为获得更加精确的孔隙水压力信息，可对各个监测单元的监测数据进行后期处理，例如加权平均等。若一个监测单元的监测数据与其他监测单元的监测数据的差值较大，可对该异常数值进行排除，以不影响整个监测系统的准确性。
20.本实用新型的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本实用新型的实践而获知。本实用新型的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
21.本领域技术人员将会理解的是，能够用本实用新型实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本实用新型能够实现的上述和其他目的。
附图说明
22.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本实用新型的原理。为了便于示出和描述本实用新型的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本实用新型实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：
23.图1为本实用新型一实施例中的孔隙水压力监测装置的结构示意图。
24.附图标记：
25.1、第一监测单元；11、传感器；11a、传感器外壳；11b、传感器芯体；111、线圈；112、振弦；113、承压膜；12、联接件；13、透水件；131、承压腔；14、顶盖；2、第二监测单元；24、底锥；
具体实施方式
26.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
27.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。
28.应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
29.在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。
30.在下文中，将参考附图描述本实用新型的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。
31.本实用新型提供了一种用于隧道出口挡墙护坡的孔隙水压力监测装置，以实现同一监测位置的多点测量和排除现有技术中的单一振弦式孔隙水压力计故障的异常影响。
32.如图1所示，在一些实施例中，所述孔隙水压力监测装置包括上下串接的第一监测单元1和第二监测单元2。所述第一监测单元1和第二监测单元2包括传感器11、联接件12和透水件13。所述第一监测单元1的透水件13与所述第二监测单元2的传感器11壳体连接，所述第二监测单元2与第二监测单元2用于同时监测一个埋设点的孔隙水压力。
33.在该实施例中，该孔隙水压力监测装置同时布置有两个或更多个的监测单元，各个监测单元可以实现该埋设点渗透(孔隙)水压力的多点监测，为获得更加精确的孔隙水压力信息，可对各个监测单元的监测数据进行后期处理，例如加权平均等。若一个监测单元的监测数据与其他监测单元的监测数据的差值较大，可对该异常数值进行排除，以不影响整个监测系统的准确性；此外，该孔隙水压力监测装置的监测单元是分节设置的，其组装方式灵活，数量可根据实际需求而定。
34.在一些实施例中，所述传感器11包括传感器外壳11a和安装在所述传感器外壳11a内部的传感器芯体11b，所述传感器芯体11b包括：所述传感器11壳体的底部的承压膜113、沿所述传感器11壳体的周向布置的线圈111和沿所述传感器11壳体的轴向布置的振弦112；所述振弦112的一端与所述传感器11壳体的顶部固定连接，另一端与所述承压膜113固定连接。
35.在一些实施例中，所述连接件安装在所述传感器11壳体的底部并与透水件13连接，所述连接件的内部中空；所述透水件13的内部具有承压腔131，以使得孔隙水透过透水件13后在此汇集，所述承压腔131与所述承压膜113连通，以使得孔隙水的压力作用在承压膜113上。
36.当该孔隙水压力监测装置埋入土体中，压力水通过透水件13汇集到承压腔131，作用于承压膜113上，膜片中心产生扰曲引起振弦112应力发生变化，振弦112的自振频率随之发生变化。周向环形布置的电磁线圈111被用来激励振弦112并测量其振动周期。振动周期对施加在承压膜113上的压力很敏感，通过测量振弦112的振动周期即可以用校准系数换算出作用在承压膜113上的压力值，从而实现对孔隙水压力的测量。将传感器11的频率值，用公式(1)换算为孔隙水压力。
37.p＝k(f0
‑
fi)公式(1)
38.其中：
39.p为孔隙水压力；
40.k为所测孔隙水压力监测装置的标定系数；
41.fi为测量时孔隙水压力计的频率平均值；
42.f0为测量安装前孔隙水压力计的初始频率平均值。
43.在一些实施例中，所述第一监测单元1的透水件13包括硬质骨架和安装在所述硬质骨架上的透水材料。透水件13可为高或低透气性的透水石，以保护承压膜113不受固体颗粒物的影响，从而只感测被测流体的压力。在饱和的情况下，透水石较为容易取下和更换。
44.在一些实施例中，所述第一监测单元1和第二监测单元2的传感器11壳体与联接件12螺纹连接、所述联接件12与透水件13螺纹连接。进一步地，所述第一监测单元1的透水件13与所述第二监测单元2的传感器11壳体螺纹连接，以方便组装第一监测单元1和第二监测单元2。
45.在一些实施例中，所述第一监测单元1的传感器11壳体的顶部设有顶盖14，所述第一监测单元1和第二监测单元2的信号线从所述顶盖14的顶面延伸而出。
46.在一些实施例中，所述第二监测单元2的透水件13的底部设有底锥24，所述底锥24与所述第二监测单元2的透水件13螺纹连接。该底锥24方便整个装置进入埋设点所在的孔内。
47.在一些实施例中，所述振弦112为钢丝，其一端连接在所述承压膜113的中心部位，以使其振幅和频率较大和稳定，也发方便测量。
48.在一些实施例中，所述孔隙水压力监测装置包括多个上下串接的第一监测单元1和/或第二监测单元2。该孔隙水压力监测装置的监测单元是分节设置的，其组装方式灵活，数量可根据实际需求而定。
49.本实用新型实施例的孔隙水压力监测装置，不仅可用于隧道出口挡墙护坡的孔隙水压力监测，也可用于其他土建工程，如水利坝体和桥梁基层等。
50.根据本实用新型实施例的用于隧道出口挡墙护坡的孔隙水压力监测装置，可获得的有益效果至少包括：
51.(1)该孔隙水压力监测装置同时布置有两个或更多个的监测单元，各个监测单元可以实现该埋设点渗透(孔隙)水压力的多点监测，为获得更加精确的孔隙水压力信息，可对各个监测单元的监测数据进行后期处理，例如加权平均等。若一个监测单元的监测数据与其他监测单元的监测数据的差值较大，可对该异常数值进行排除，以不影响整个监测系统的准确性。
52.(2)该孔隙水压力监测装置的监测单元是分节设置的，其组装方式灵活，数量可根据实际需求而定。
53.本实用新型中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。
54.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。