【技術實現步驟摘要】
本申請屬于孔隙水壓力監測的，具體涉及一種同孔多級孔隙水壓力觀測裝置及其安裝方法。
技術介紹
1、孔隙水壓力是土壤、巖石或其他多孔介質中存在的水分所施加的壓力。該壓力作用于微粒或孔隙之間，分為靜孔隙水壓力和超靜孔隙水壓力，孔隙水壓力對巖土體力學性質和穩定性有重要影響。因此，孔隙水壓力觀測已成為巖土工程中的主要監測內容，在邊坡工程、堤壩工程、地基和路基工程、基坑開挖、軟基真空預壓中廣泛應用，是巖土變形和穩定性分析的重要數據支撐。
2、目前孔隙水壓力觀測的專用儀器為孔隙水壓力計，又稱為滲壓計。在使用時，需要進行鉆孔并將滲壓計安裝埋設在孔中。滲壓計的埋設質量直接影響后期的觀測效果，需要滿足以下關鍵技術要求：（1）將滲壓計準確安裝在設計深度；（2）確保滲壓計周圍滲流通暢；（3）確保滲壓計所在地層水壓與其他地層水壓相互隔離，各層水壓不出現上下連通和相互干擾。為實現上述技術要求，人們通常采用分步分層埋設方法：（1）利用鉆桿、掛桿等輔助工具將滲壓計下放到指定深度；（2）在滲壓計周圍投入中粗砂，形成砂墊濾層；（3）投入膨潤土或高崩解性粘土球，形成封孔層。
3、為了更精確地掌握巖土體內部孔隙水壓力隨深度的變化規律，眾多工程項目需要在不同土層深度埋設多支（即多級）滲壓計。相較于傳統的單孔單點布置方案，采用同孔多級布置方案（即，在單一鉆孔內密集安裝多支滲壓計），不僅可以有效降低了鉆孔的總數，節省項目成本，更重要的是，所有觀測數據均源自同一監測剖面，不同觀測點位數據之間更具相關性和一致性。
4、實施同孔多級布置方案時，
5、傳統的分步分層埋設方法，工藝復雜，操作流程繁瑣，耗時冗長，更在遭遇深孔作業、軟弱土層等復雜地質條件時，回填材料的精準投放變得尤為難以控制。這直接導致孔隙水壓力計探頭周圍難以構建有效的滲水濾層，上下孔隙水壓力計探頭之間面臨難以封填或封填不實的問題，從而影響安裝質量，無法確保測量數據的準確性。為此，亟需對同孔多級孔隙水壓力觀測裝置進行創新設計，對傳統埋設工藝流程進行革新簡化，以實現孔隙水壓力計的可靠埋設，保證測值的準確性。
技術實現思路
1、有鑒于此，本申請提供一種同孔多級孔隙水壓力觀測裝置及其安裝方法，用以簡化同孔多級孔隙水壓力計復雜安裝埋設流程，縮短作業時間，同時解決回填材料投放難題所導致的孔隙水壓力數據測量精度受限的問題。
2、第一方面，本申請提供一種同孔多級孔隙水壓力觀測裝置，采用如下的技術方案：
3、一種同孔多級孔隙水壓力觀測裝置，包括：由下至上間隔設置于監測孔內的多個數字滲壓探頭組件、連接在相鄰的兩個所述數字滲壓探頭組件之間的級間隔滲筒組件、用于連接相鄰的所述數字滲壓探頭組件和所述級間隔滲筒組件的水密接頭組件；
4、各個所述數字滲壓探頭組件均包括長條且中空的透水筒、設置在所述透水筒內的孔隙水壓力計組件、填充在所述透水筒內壁和所述孔隙水壓力計組件間隙之間的高滲透性物料以及包裹所述高滲透性物料的透水性土工布；
5、相鄰的所述孔隙水壓力計組件之間電連接多芯電纜，所述多芯電纜穿過相鄰的所述孔隙水壓力計組件之間的級間隔滲筒組件。
6、通過采用上述技術方案，本申請將回填材料整合進孔隙水壓力觀測裝置的制備流程中：一方面，直接在數字滲壓探頭組件內部預制粗砂墊濾層；另一方面，級間隔滲筒組件在工廠一體化制備且形成高效的封孔層。此設計理念改變了傳統方法中孔隙水壓力觀測裝置工廠制備與高滲透性物料現場回填的相互分離模式，實現監測設備與回填材料的一體化設計、制備與安裝。現場安裝時，無需額外回填步驟，極大簡化安裝流程，縮短作業時間，并且可以顯著提升埋置安裝的標準化與規范化水平，確保孔隙水壓力監測的精確性與可靠性。
7、本申請提供的同孔多級孔隙水壓力觀測裝置，可在單一鉆孔中高密度布置多級數字滲壓探頭組件，如每3米布置1支數字滲壓探頭組件，不僅可以有效降低監測鉆孔數量，節省項目成本，而且所有觀測數據均源自同一監測剖面，不同觀測點位觀測數據之間更具相關性和一致性。
8、傳統孔隙水壓力計采用分線制，每支探頭需獨立電纜，安裝n支則需n條電纜，成本高且安裝繁瑣。本申請通過數字滲壓探頭組件數字化及總線設計方式，讓單一鉆孔內所有探頭共享一條多芯電纜（兩芯供電，兩芯傳輸數據），大幅降低觀測成本，簡化安裝流程。
9、可選的，所述級間隔滲筒組件包括一節隔滲筒或者多節串聯的隔滲筒；
10、各個所述隔滲筒均包括由內至外同心設置的中心管和格柵籠，中心管和格柵籠之間填充有由水溶性薄膜包裹的吸水膨脹材料；
11、所述多芯電纜由所述中心管的兩端伸出，分別連接兩個相鄰的所述孔隙水壓力計組件。
12、通過采用上述技術方案，格柵籠與水溶性薄膜的組合用于為吸水膨脹材料提供支撐骨架和外部包裹，便于運輸安裝。水溶性薄膜遇孔內水體即化，用于暢通水體與吸水膨脹材料的接觸路徑。粉末狀態的吸水膨脹材料在吸水后會迅速膨脹固化于隔滲筒內，用于替代傳統的膨潤土或高崩解性粘土球，形成高效封孔層，有效隔離上下層水，確保數字滲壓探頭組件所在地層水壓與其他地層水壓相互隔離。
13、可選的，所述透水筒的側壁設置有多個透水孔，所述透水筒的上下兩端設置有筒蓋，所述筒蓋上均設置有用于連接所述水密接頭組件一端的接頭管；
14、所述孔隙水壓力計組件連接的多芯電纜穿出接頭管伸入所述級間隔滲筒組件，所述接頭管內壁上設置有灌封膠。
15、通過采用上述技術方案，透水孔可保證孔隙水壓力計組件周圍滲水通暢，接頭管用于和水密接頭組件連接，灌封膠用于封堵不銹鋼的接頭管，防止高滲透性物料滲漏。
16、可選的，所述水密接頭組件包括上下開口設置的絲扣套筒和硅膠環墊；
17、所述絲扣套筒內設置有將其分割為上下兩個腔室的橫板，所述橫板中心開孔用于所述多芯電纜的穿出；
18、所述橫板的兩側分別鋪設有所述硅膠環墊，所述橫板的兩側的腔室分別用于螺紋連接所述接頭管和所述級間隔滲筒組件。
19、通過采用上述技術方案，硅膠環墊充作分隔層，用于隔絕吸水膨脹材料在遇水膨脹過程中侵入數字滲壓探頭組件與孔壁之間的間隙，影響數字滲壓探頭組件周圍滲水通暢。
20、可選的，所述孔隙水壓力計組件包括封裝外殼、小鎖母、大鎖母、采集電路板、與所述采集電路板電連接的孔隙水壓力傳感器及其信號線、電連接所述采集電路板的探頭多芯電纜；
21、部分所述探頭多芯電纜、所述信號線和采集電路板均位于所述封裝外殼內，所述小鎖母用于封本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種同孔多級孔隙水壓力觀測裝置，其特征在于，包括：由下至上間隔設置于監測孔（1）內的多個數字滲壓探頭組件（10）、連接在相鄰的兩個所述數字滲壓探頭組件（10）之間的級間隔滲筒組件（2）、用于連接相鄰的所述數字滲壓探頭組件（10）和所述級間隔滲筒組件（2）的水密接頭組件（30）；
2.根據權利要求1所述的同孔多級孔隙水壓力觀測裝置，其特征在于，所述級間隔滲筒組件（2）包括一節隔滲筒（20）或者多節串聯的隔滲筒（20）；
3.根據權利要求2所述的同孔多級孔隙水壓力觀測裝置，其特征在于，所述透水筒（11）的側壁設置有多個透水孔（111），所述透水筒（11）的上下兩端設置有筒蓋（112），所述筒蓋（112）上均設置有用于連接所述水密接頭組件（30）一端的接頭管（113）；
4.根據權利要求3所述的同孔多級孔隙水壓力觀測裝置，其特征在于，所述水密接頭組件（30）包括上下開口設置的絲扣套筒（31）和硅膠環墊（32）；
5.根據權利要求2所述的同孔多級孔隙水壓力觀測裝置，其特征在于，所述孔隙水壓力計組件（12）包括封裝外殼（121）、小鎖母（
6.根據權利要求5所述的同孔多級孔隙水壓力觀測裝置，其特征在于，所述采集電路板（124）包括：
7.根據權利要求5所述的同孔多級孔隙水壓力觀測裝置，其特征在于，所述高滲透性物料（13）為中粗砂，所述吸水膨脹材料（24）為吸水膨脹樹脂，所述采集電路板（124）外密封包覆環氧樹脂。
8.根據權利要求2至7任一項所述的同孔多級孔隙水壓力觀測裝置，其特征在于，所述多個數字滲壓探頭組件（10）、隔滲筒（20）和所述水密接頭組件（30）均為一體化式預制備。
9.根據權利要求4所述的同孔多級孔隙水壓力觀測裝置，其特征在于，當所述級間隔滲筒組件（2）包括多節串聯的隔滲筒（20）時，各個隔滲筒（20）之間連接有所述水密接頭組件（30）；
10.一種同孔多級孔隙水壓力觀測裝置的安裝方法，用于權利要求2至8任一項所述的同孔多級孔隙水壓力觀測裝置，其特征在于，包括步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種同孔多級孔隙水壓力觀測裝置，其特征在于，包括：由下至上間隔設置于監測孔（1）內的多個數字滲壓探頭組件（10）、連接在相鄰的兩個所述數字滲壓探頭組件（10）之間的級間隔滲筒組件（2）、用于連接相鄰的所述數字滲壓探頭組件（10）和所述級間隔滲筒組件（2）的水密接頭組件（30）；
2.根據權利要求1所述的同孔多級孔隙水壓力觀測裝置，其特征在于，所述級間隔滲筒組件（2）包括一節隔滲筒（20）或者多節串聯的隔滲筒（20）；
3.根據權利要求2所述的同孔多級孔隙水壓力觀測裝置，其特征在于，所述透水筒（11）的側壁設置有多個透水孔（111），所述透水筒（11）的上下兩端設置有筒蓋（112），所述筒蓋（112）上均設置有用于連接所述水密接頭組件（30）一端的接頭管（113）；
4.根據權利要求3所述的同孔多級孔隙水壓力觀測裝置，其特征在于，所述水密接頭組件（30）包括上下開口設置的絲扣套筒（31）和硅膠環墊（32）；
5.根據權利要求2所述的同孔多級孔隙水壓力觀測裝置，其特征在于，所述孔隙水壓力計組件（12）包括封裝外殼（121）、小鎖母（122...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周新星，劉曉宇，王福平，黃凱，
申請(專利權)人：中國科學院力學研究所，
類型：發明
國別省市：
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