一种适用于软土地区的土压力盒埋设装置的制作方法

1.本实用新型涉及岩土测试技术领域，尤其涉及一种适用于软土地区的土压力盒埋设装置，适用于软土层中土压力盒的组装固定和定点埋设。


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，通常需要埋设土压力盒进行土压应力监测。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，将土压力盒顶入土体中，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；土压力盒需在施工现场焊接，操作不易，安装效率低下。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。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于针对已有的技术现状，提供一种适用于软土地区的土压力盒埋设装置，确保试验可实施性更强，成果更准确可靠。
5.为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种适用于软土地区的土压力盒埋设装置，包括立架、电磁铁、支撑结构以及气囊和充气装置，所述电磁铁固定在立架下端的一侧，所述支撑结构固定在立架下端的另一侧，所述气囊固定在立架下端的侧面上且其覆盖电磁铁，气囊通过充气管与充气装置连通，当气囊未充气时，将土压力盒放置在气囊外侧，土压力盒将受电磁铁吸引而固定，将立架置入钻孔内，当气囊充气膨胀后，土压力盒将被气囊压入土体内。
7.进一步的，所述支撑结构为半圆形柱体结构，使其与钻孔壁紧密贴合，在气囊充气膨胀的过程中提供支撑。
8.进一步的，所述支撑结构的顶部为半圆锥结构，利于将整个装置从钻孔中取出。
9.进一步的，所述支撑结构采用不锈钢材料制作。
10.进一步的，所述立架为通过丝扣锁紧的多段立方体管状结构，使其具有伸缩性，同
时利于将电磁铁、支撑结构和气囊固定在其侧面上。
11.进一步的，所述立架采用不锈钢材料制作。
12.进一步的，所述气囊在充气膨胀状态下为长方体结构，利于对土压力盒进行均匀挤压。
13.进一步的，所述气囊采用pvc材料制作。
14.本实用新型的有益效果为：
15.相比于现有技术，其适用于软土地区的土压力盒埋设装置结构简单、造价低廉且整体性好，可以根据不同的现场情况制作，适用性好，便于推广；通过该装置进行埋设，土压力盒在钻孔中定位更便捷、更准确，与土层接触更好，埋设完成后，整个装置可以重复利用，达到可回收的目的。
附图说明
16.图1为本实用新型土压力盒埋设装置的结构示意图(气囊处于未充气状态)；
17.图2为本实用新型土压力盒埋设装置的结构示意图(气囊处于充气状态)；
18.图3为本实用新型立架的结构示意图；
19.图4为本实用新型支撑结构的结构示意图。
20.标注说明：1、立架，2、电磁铁，3、气囊，4、充气管，5、充气装置，6、支撑结构，7、土压力盒，8、数据线。
具体实施方式
21.下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
22.请参阅图1-2所示，一种适用于软土地区的土压力盒埋设装置，包括立架1、电磁铁2、支撑结构6以及气囊3和充气装置5，所述电磁铁2固定在立架1下端的一侧(采用焊接或螺钉固定)，电磁铁2通过连接电池持续供电，所述支撑结构6固定在立架1下端的另一侧(采用焊接或螺钉固定)，所述气囊3固定在立架1下端的侧面上且其覆盖电磁铁2(采用胶接)，气囊3通过充气管4与充气装置5连通。
23.当气囊3未充气时，将土压力盒7放置在气囊3外侧，土压力盒7将受电磁铁2吸引而固定，将立架1置入钻孔内，当气囊3充气膨胀后，土压力盒7将被气囊3压入土体内。
24.请参阅图3所示，所述立架1为通过丝扣1-1锁紧的多段立方体管状结构，使其具有伸缩性，同时利于将电磁铁2、支撑结构6和气囊3固定在其侧面上。其中，所述立架1采用不锈钢材料制作。
25.请参阅图4所示，上述技术方案，所述支撑结构6为半圆形柱体结构，使其与钻孔壁紧密贴合，在气囊3充气膨胀的过程中提供支撑。更进一步的，所述支撑结构6的顶部为半圆锥结构，利于将整个装置从钻孔中取出。其中，所述支撑结构6采用不锈钢材料制作。
26.所述气囊3在充气膨胀状态下为长方体结构，利于对土压力盒7进行均匀挤压。其中，所述气囊3采用pvc材料制作，一般的，应选择韧性较大的pvc材料制作气囊3。
27.在其中一个实施例中，立杆1的长度范围为1m-5m，管壁厚度为0.5cm-1.5cm；支撑结构6的长度范围为1.5m-2m；气囊3的长度范围为10cm-20cm，厚度为0.5cm-1.5cm。
28.具体的，采用该装置进行土压力盒7埋设的安装步骤和测量步骤如下：
29.选取尺寸与量程合适的土压力盒7，置于气囊3(未充气)的外侧，土压力盒7在电磁铁2(通电状态)的引力作用下被牢牢吸附固定。
30.在预测试土层中钻孔，并达到测试设计深度，钻孔的直径稍大于装置整体的宽度，但应使装置下端置入钻孔后其支撑结构6尽量贴合土层。
31.将立架1放入钻孔内，土压力盒7的数据线8、气囊3的充气管4沿立架1引出钻孔，将充气管4与地面的充气装置5连通。
32.按测试要求调整立杆1深度和方位，完成后通过充气管4向气囊3内充气，气囊3膨胀挤压土压力盒7向孔壁方向移动，直至土压力盒7被挤入到土体中。
33.将气囊3放气，并将电磁铁2断电，随后缓慢抽出立架1。
34.在钻孔中不同深度处安装多个土压力盒7时，仅需调整立杆1长度，重复其他步骤即可。
35.土压力盒7埋设完成后，向钻孔中缓慢注入砂土，溢出表面后停止注入。
36.静置，待砂土固结完成后，根据测试需求采用数据采集仪连接土压力盒7的数据线8进行土压力的测试。
37.本实用新型克服了以往常规装置与方法的缺陷，并可现场生产和组装，简单高效，操作易行，具有可观的工程实践预期效果和显著的经济优势，对岩土工程测试技术的提高与改进具有重要意义。
38.当然，以上仅为本实用新型较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的使用范围，故，凡是在本实用新型原理上做等效改变均应包含在本实用新型的保护范围内。