一种用于监测土体浸润线的可更换测压管的制作方法

1.本发明涉及水利渗流检测技术领域，尤其是一种用于监测土体浸润线的可更换测压管。


背景技术：

2.渗流监测是水利工程安全监测的重要组成部分，埋设测压管是监测渗流的重要手段。传统测压管的工作原理为，将底端设置有透水花管段的测压管埋设于渗流区域，地下水会通过上述花管段进入测压管内部，并沿测压管内部上升一定高度，测压管内部水位的高度将反应被监测区域的水头大小。
3.传统结构型式的测压管虽然应用广泛，但实际应用效果却不理想，实际使用过程中测压管很容易发生堵塞现象，堵塞导致测压管反应迟钝，甚至导致测压管失效，而且堵塞后很难清洗修复。测压管堵塞失效问题在很多水利工程中普遍存在，已成为行业通病。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于监测土体浸润线的可更换测压管，以解决上述的技术问题。
5.本技术的技术方案为：一种用于监测土体浸润线的可更换测压管，包括主管道，所述主管道包括内层管、中层管和外层管，所述中层管套设于所述内层管外，所述外层管套设于所述中层管外；所述内层管包括由上至下依次设置的第一不透水段和第一透水段，所述第一透水段上设置有第一透水孔；所述中层管包括由上至下依次设置的第三不透水段和第二透水段，所述第二透水段上设置有第二透水孔；所述外层管包括由上至下依次设置的第五不透水段和第三透水段，所述第三透水段上设置有第三透水孔；所述内层管和所述中层管之间设置有反滤料和封堵体，所述第一透水段、第二透水段和所述第三透水段均位于所述封堵体的下方；所述主管道的底端设置有底座，所述中层管的底端和所述内层管的底端均与所述底座连接。
6.优选的，封堵体包括第一封堵体和第二封堵体，所述第一封堵体和所述第二封堵体之间形成密封的夹层，所述第一封堵体位于所述主管道的顶部，所述第二封堵体位于所述第一封堵体的下方，所述第一透水段、第二透水段和所述第三透水段均位于所述第一封堵体的下方；所述中层管的底端和所述内层管的底端均与所述底座可拆卸连接；所述反滤料位于所述底座和和所述第一封堵体之间。
7.优选的，所述第一不透水段、第三不透水段和第五不透水段对应设置；所述第一透水段、第二透水段和第三透水段对应设置。
8.优选的，所述第一透水孔为多个，周向设置于所述第一透水段上；所述第二透水孔为多个，周向设置于所述第二透水段上；所述第三透水孔为多个，周向设置于所述第三透水段上。
9.优选的，所述反滤料为颗粒材料，所述内层管对应所述第一透水段的位置包覆有
第一丝网，所述中层管对应所述第二透水段的位置包覆有第二丝网；所述第一丝网的孔径和所述第二丝网的孔径均小于所述反滤料的最小粒径；所述第一透水孔的孔径、第二透水孔的孔径和第三透水孔的孔径均大于所述反滤料的最大粒径。
10.优选的，所述中层管的外表面在周向上设置有多个固定滑块，所述固定滑块的顶端和底端均设置有倒角。
11.优选的，所述固定滑块位于所述中层管的底端。
12.优选的，所述主管道的顶端设置有保护套，所述保护套包括直筒和设置在直筒表面的环状凸起，所述直筒的底部位于所述中层管和所述外层管之间，所述环状凸起盖在所述外层套管上。
13.优选的，所述外层管的外侧套设有外侧套管，所述外侧套管遮挡住所述第三透水段，所述外侧套管的底端固定有套管底板，所述外侧套管的顶端固定有套管顶板，所述套管底板、套管顶板、外侧套管与所述外层管之间形成容纳空间，所述容纳空间内填充有外侧过滤料；所述外侧套管上设置有透水结构。
14.优选的，所述外侧套管由透水材料制作；所述外侧过滤料为颗粒材料制作。
15.本发明提供的用于监测土体浸润线的可更换测压管在使用的过程中，水流通过第三透水段进入，然后依次通过第二透水段、反滤料、第一透水段，最后进入内层管的内部。内层管的内部布置有传感器，利用该传感器可对内层管内的水位进行监测。内层管内的水位信息反应了该测点的渗流状态。在水流进入内层管的过程中，土颗粒进入内层管后落入内层管的底端。当使用一段时间后，若测压管出现反应迟钝的情况，则可将中层管吊出。在底座的作用下，内层管与中层管形成一个整体，包括反滤料，因此，吊出中层管2过程中，会同时吊出内层管和反滤料。在此状态下，对内层管、反滤料清洗后，放回外层管的内部，这样测压管便会恢复灵敏性。
附图说明
16.图1是实施例1中的用于监测土体浸润线的可更换测压管的整体纵向剖面结构示意图；
17.图2是实施例1中的用于监测土体浸润线的可更换测压管的横向剖面结构示意图；
18.图3是实施例1中的底座的结构示意图；
19.图4是实施例1中的固定滑块的安装结构示意图；
20.图5是实施例1中的保护套的安装结构示意图；
21.图6是实施例1中的保护套的整体结构示意图；
22.图7是实施例2中的用于监测土体浸润线的可更换测压管的整体纵向剖面结构示意图；
23.图8是实施例2中的用于监测土体浸润线的可更换测压管的横向剖面结构示意图；
24.图9是实施例2中的外套管的安装结构示意图；
25.图中：内层管1、第一不透水段11、第一透水段12、第二不透水段13、中层管2、第三不透水段21、第二透水段22、第四不透水段23、外层管3、反滤料4、第一封堵体51、第二封堵体52、保护套6、直筒61、环状凸起62、滤料7、外侧套管8、底板9、顶板10、固定滑块24、底座25、第一螺栓251、第二螺栓252、密封止水材料101、黏土层102。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
27.实施例1，本发明提供了一种用于监测土体浸润线的可更换测压管，参见图1和图2，包括主管道，主管道包括内层管1、中层管2和外层管3，所述中层管套设于所述内层管外，所述外层管套设于所述中层管外；所述内层管包括由上至下依次设置的第一不透水段11和第一透水段12，所述第一透水段上设置有第一透水孔；所述中层管包括由上至下依次设置的第三不透水段21和第二透水段22，所述第二透水段上设置有第二透水孔；所述外层管包括由上至下依次设置的第五不透水段31和第三透水段32，所述第三透水段上设置有第三透水孔；所述内层管和所述中层管之间设置有反滤料4和封堵体，所述第一透水段、第二透水段和所述第三透水段均位于所述封堵体的下方，本实施例中，封堵体为填充的封堵材料，封堵材料的材质可采用聚氨酯、橡胶等，所述主管道的底端设置有底座25，所述中层管的底端和所述内层管的底端均与所述底座连接。
28.上述的用于监测土体浸润线的可更换测压管在使用的过程中，水流通过第三透水段进入，然后依次通过第二透水段、反滤料、第一透水段，最后进入内层管的内部。内层管1的内部布置有传感器，利用该传感器可对内层管1内的水位进行监测。内层管1内的水位信息反应了该测点的渗流状态。在水流进入内层管的过程中，土颗粒进入内层管1后落入内层管的底端。当使用一段时间后，若测压管出现反应迟钝的情况，则可将中层管吊出。在底座的作用下，内层管与中层管形成一个整体，包括反滤料4，因此，吊出中层管2过程中，会同时吊出内层管1和反滤料4。在此状态下，对内层管、反滤料4清洗后，放回外层管1的内部，这样测压管便会恢复灵敏性。
29.本实施例中，封堵体包括第一封堵体51和第二封堵体52，所述第一封堵体和所述第二封堵体之间形成密封的夹层，所述第一封堵体位于所述主管道的顶部，所述第二封堵体位于所述第一封堵体的下方，所述第一透水段、第二透水段和所述第三透水段均位于所述第一封堵体的下方，其中，第一封堵体料51主要作用是固定反滤料4，第二封堵体52主要作用是避免外部环境中雨水、垃圾等掉入内层管1与中层管2之间的空隙，此外，第二封堵体还可以用于防止第一封堵体在长期使用中密封性减弱而导致雨水等渗入反滤料影响实际测量的准确性，另外，密封的夹层内部气压可防止第一封堵体在长期使用中松动，尤其是密封时后密封后使得夹层内有一定气压的情况下效果显著；所述中层管和所述内层管的底端均与所述底座可拆卸连接，参见图3，本实施例中，底座25的直径与中层管2外径大小可以设置的相当。内层管1与底座25通过第一螺栓251固定，内层管1固定于底座25的中间。中层管2与底座25通过第二螺栓252固定，所述反滤料位于所述底座和和所述第一封堵体之间，这样，当测压管出现反应迟钝的情况吊出中层管后，可拆卸底座25，对内层管1和反滤料4清洗后，重新组装，并放回外层管1的内部，清洗更方便。
30.为了方便制作和使用，所述第一不透水段、第三不透水段和第五不透水段对应设置；所述第一透水段、第二透水段和第三透水段对应设置；所述第二不透水段、第四不透水段和第六不透水段对应设置，其中内层管1、中层管2、外层3管可为通长单根管，也可分段由多根管材连接而成，内层管、中层管和外层管的管材均可采用不锈钢、pvc(polyvinylchlorid)等不易锈蚀且具有较高强度的材料，管径一般为外层管的管径120mm～500mm，中层管的管径为100mm～480mm，内层管的管径为20mm～80mm。
31.为了使得上述透水段透水更均匀，所述第一透水孔为多个，周向设置于所述第一透水段上；所述第二透水孔为多个，周向设置于所述第二透水段上；所述第三透水孔为多个，周向设置于所述第三透水段上。
32.本实施例中，所述反滤料为颗粒材料，一般可采用中、粗砂等颗粒材料，为了防止反滤材料流失并且提高第外部土颗粒的过滤效果，所述内层管对应所述第一透水段的位置包覆有第一丝网，所述中层管对应所述第二透水段的位置包覆有第二丝网，本实施例中，第一丝网和第二丝网使用不锈钢丝网；所述第一丝网的孔径和所述第二丝网的孔径均小于所述反滤料的最小粒径；所述第一透水孔的孔径、第二透水孔的孔径和第三透水孔的孔径均大于所述反滤料的最大粒径，这样可避免反滤料4的小颗粒从第一透水孔和第二透水孔中流出，此外，在使用时，不锈钢丝网会过滤大部分土颗粒，减轻反滤料的过滤压力，有利于防止测压管堵塞。
33.在一个实施例中，参见图2和图4，所述中层管的外表面在周向上设置有多个固定滑块24，一般为三个以上，固定滑块24材质与中层管2相同，也可以凸楞的形式设置，外表打磨光滑，所述固定滑块的顶端和底端均设置有倒角，所述固定滑块位于所述第四不透水段上，由于中层管2的外径与外层管3的内径存在一定差距，固定滑块24可使中层管2向外层管3内安装时，始终位于外层管3内的中心位置，且中层管2的外壁与外层管3的内壁间始终存在一定空隙，不会紧贴。
34.在一个实施例中，参见图5和图6，所述主管道的顶端设置有保护套6，保护套6材质与中层管2相同即可，所述保护套包括直筒61和设置在直筒表面的环状凸起62，制作时可制作为一体，所述直筒的底部位于所述中层管和所述外层管之间，所述环状凸起盖在所述外层套管上，使用过程中，保护套6与中层管、外层管、地面间设计有泡沫板、橡胶板等止水材料。保护套6有两个作用：一是与底部滑块24共同作用，使中层管2位于外层管3内的中心位置，竖向保持铅直；二是封堵测压管顶部中层管2外壁与外层管3内壁间的空隙，防止外部环境中的流水、杂物进入，对监测结果造成影响。
35.上述实施例中的用于监测土体浸润线的可更换测压管的使用方法如下：
36.(1)根据实际工程需要布置渗流监测点，确定各监测点测压管的位置，还要分析确定监测点位置土体浸润线的最大和最小高程，用于确定测压管透水段的长度。
37.(2)在每个渗流监测点位置钻进成孔至设计深度，钻孔孔径稍大于外层管3的外径。
38.(3)安装外层管3，将外层管3的第三透水段包裹不锈钢丝网后，放入钻孔内埋设。
39.(4)组装内层管1、中层管2、反滤料4等结构组成的测压管内部主体结构，组装完成后，将该主体结构放入外层管3内。
40.(5)安装保护套6，向内层管1放置传感器，完成测压管安装工作。
41.(6)后期使用过程中，若测压管灵敏度降低，则将中间由内层管1、中层管2、反滤料4组成的整体结构吊出，拆卸清洗后重新装入。
42.本实施例中，还可以在内层管、中层管和外层管的底端设置不透水段，以减小拆卸清洗次数。
43.实施例2，参见图7-图9，本实施例中的用于监测土体浸润线的可更换测压管与实施例1中的结构大致相同，不同之处在于：外层管的外侧套设有外侧套管8，所述外侧套管遮
挡住所述第三透水段32，所述外侧套管的底端固定有套管底板9，所述外侧套管的顶端固定有套管顶板10，其中，底板9和顶板10采用不透水材料制作而成，比如预制钢筋混凝土板，所述套管底板、套管顶板、外侧套管与所述外层管之间形成容纳空间，为了进一步保证顶板和外层管之间的密封，顶板10与外层管3之间设置密封止水材料101，可采用环氧结构胶、水泥砂浆等，所述容纳空间内填充有外侧过滤料7；所述外侧套管上设置有透水结构，本实施例中，所述外侧套管由透水材料制作，比如无砂混凝土，外侧套管8的内径一般限制在550mm～1000mm；所述外侧过滤料为颗粒材料制作，一般可采用中、粗砂等颗粒材料，本实施例中，第一透水段、第二透水段和第三透水段的竖向长度可能比较长，其原因是：该情况下的测压管主要目的是测量土体的浸润线，透水段长度覆盖了浸润线的变化区间，消除了管内水位相对周边水位变化的滞后性，提高了监测的灵敏性。传统测压管透水段长度一般小于1m，采用测压管监测浸润线时，当浸润线位置发生变化，测压管内的水位会迟于浸润线的变化，具体取决于周边土质条件。本实施例中，外侧套管8和滤料7改善了测压管底部周边土质条件，对周边土颗粒形成第一道过滤屏障，而且在施工阶段可对测压管底部形成很好的保护作用，减小了测压管发生堵塞的可能性。
44.上述的用于监测土体浸润线的可更换测压管的工作原理与实施例1中的使用过程大致相同，不同之处在于水流首先要通过外侧套管8和外侧过滤料7进入，然后才依次通过第三透水段、第二透水段、反滤料、第一透水段进行后续运行。
45.上述的用于监测土体浸润线的可更换测压管的使用方法如下：
46.(1)根据实际工程需要布置渗流监测点，确定各监测点测压管的位置，还要分析确定监测点位置土体浸润线的最大和最小高程，用于确定测压管透水段的长度。
47.(2)钻孔埋设外侧套管8，采用临时性支撑措施，将外层管3固定于外侧套管8中间，回填外侧过滤料7至透水段顶部高程，安装外套管顶板10。
48.(3)回填黏土层102，最后回填素土至地面高程。
49.(4)室内组装内层管1、中层管2、反滤料4等结构组成的测压管内部主体结构，组装完成后，将该主体结构放入外层管3内。
50.(5)安装保护套6，向内层管1放置传感器，完成测压管安装工作。
51.(6)后期使用过程中，若测压管灵敏度降低，则将中间由内层管1、中层管2、反滤料4组成的整体结构吊出，拆卸清洗后重新装入。
52.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，第一、第二等词语只是用于名称的区分，不是对技术术语的限制，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。