[發明專利]巖土體原位測試設備及利用該設備的測試方法

有效

• 申請號: 201010539869.5
• 申請日: 2010-11-11
• 公開（公告）號: CN102011389A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 黎志中
• 申請（專利權）人: 廣東永基建筑基礎有限公司
• 主分類號: E02D1/02
• 分類號: E02D1/02
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 劉孟斌

技術領域

本發明屬于土木建筑類巖土工程專業的技術領域，涉及巖土體原位測試設備及利用該設備的原位測試方法。

背景技術

目前，如何準確的判斷土體特性，一般是通過勘探與測試方法，主要途徑有兩類：(1)野外勘探，包括坑探、鉆探、地球物理勘探等；(2)原位測試，包括靜力觸探、標準貫入試驗、野外十字板剪切試驗、旁壓試驗等。

其中，原位測試不僅是巖土工程勘察的重要組成部分，而且還是巖土工程施工質量檢驗的主要手段。采用原位測試方法對巖土體的工程性質進行測定，可不經鉆孔取樣，直接在原位測定巖土體的工程性質，從而可避免取土擾動和取土卸荷回彈等對試驗結果的影響；而且其試驗結果可以直接反映原位土層的物理力學性狀。某些不易采取原狀土樣的土層(如深層的砂)只能采用原位測試的方法，原位測試還可在較大范圍內測試巖土體，故其測試結果更具有代表性，并可在現場重復進行驗證。目前，各種原位測試方法已受到越來越廣泛的重視和應用，并向多功能和綜合測試方面發展。

然而，原位測試的應力條件復雜，一般很難直觀地確定巖土體的某個參數，因此，在選擇計算模型和確定邊界條件時將不得不采取一些簡化假設，由此引起的誤差也可能使所得出的巖土體參數不能理想地表征實際土體的性狀。原位觸探也有一個很大的缺點：不能對地下土體進行直接觀測，工程師們必須依據電測土體參數和經驗，來對土體進行分類、評估。

原位測試中的靜力觸探是一種擬靜力的貫入試驗，探桿一般采用42毫米，探頭面積一般采用10平方厘米和15平方厘米。此觸探方法常用來估算地基承載力，測得的錐尖阻力和側壁摩阻力可以較直觀地反映出土的軟硬程度，但其測得的參數太少，無法更準確地得知土層的其他性質。另外，雖然探頭貫入時是對樁受力作用的一種很好的模擬，但因探頭和樁在尺寸、材質、壓入速度等方面的差異，觸探測試的力學指標和樁的阻值是不完全一樣的，不可以直接用來估算樁的沉樁阻力。樁在外力作用下，沉樁阻力包括樁端阻力和樁側摩阻力，由于土的多樣性和不確定性，導致這兩個力的傳遞過程較復雜，樁的承載力主要決定于樁周和樁端的土質條件。

因此，需要提供一種與工程施工樁尺寸大小相同的原位觸探設備，其能測得多個工程數據，較為準確地得出管樁的實際受力，并有利于準確分析土體性質。還需要提供一種利用該設備的靜力測試方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種與工程樁大小相同的巖土體原位測試設備，其能更準確地、一次性地測量樁的端部壓力、樁不同部位的側壁摩擦力、孔隙水壓力、土對樁的側向正壓力等多個參數，并能對土體攝影。

本發明還有一個目的，即提供利用該巖土體原位測試設備的測試方法，其既能較為準確地估算出實際施工中樁的多項受力，又能準確、直觀地得出土體性質。

為達到上述目的之一，本發明的巖土體原位測試設備的技術方案如下：

巖土體原位測試設備，其包括與管樁形狀相同的鋼管，在該鋼管的一個端部設置有樁尖板以及用于感應所述樁尖板所受壓力的第一壓力傳感器，所述樁尖板垂直于所述鋼管的側壁；

沿所述鋼管的徑向方向設置一個以上側壁摩擦筒，并為每個側壁摩擦筒設置用于感應其所受摩擦力的第二壓力傳感器；所述側壁摩擦筒組成所述鋼管的側壁的一部分；

所述鋼管的側壁的一部分設置為活動側受壓板，并設置有用于感應所述側受壓板所受壓力的第三壓力傳感器；

在所述鋼管的側壁內設置有孔隙水壓力計、測斜儀和攝像頭；

還包括數據收集器，所述第一壓力傳感器、所述第二壓力傳感器、所述第三壓力傳感器以及所述孔隙水壓力計發出的電信號均由所述數據收集器收集。測斜儀和攝像頭傳輸的數據由對應的儀器記錄數據。

上述巖土體原位測試設備的第一壓力傳感器能測得端部壓力，第二壓力傳感器能測得側壁摩擦力，第三壓力傳感器能測得側向正壓力，孔隙水壓力計能測得孔隙水壓力，測斜儀能確定設備的垂直度，這能測量該設備的垂直度，可以測量設備在各個受力階段的水平位移。攝像頭能記錄土層的顏色及結構，即該設備能一次性地測得上述多種工程數據。

這樣，一方面有利于準確地進行土體性質判斷。另一方面，上述特點加之該設備采用模擬管樁的鋼管結構，使得利用該設備能較為準確的估算樁被壓入土體中時的實際受力。

此外，在該設備被壓入土層的過程中，其數據收集器將一系列變化的數據記錄并顯示出來，使得測量結果更加直觀，且有利于下一步的分析利用。