CN109827702B - 孔隙水压力计及孔隙水压力测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种孔隙水压力计及孔隙水压力测试装置，其包括保护壳以及置于保护壳内的主体、第一过滤器；主体，包括压电式压力敏感单元、恒流激励单元、模数转换单元以及出线接头，所述出线接头位于所述保护壳的外部；第一过滤器，置于所述保护壳内且具有外露于保护壳之外的外露部，第一过滤器与所述主体间设有密封圈。本发明便于数据采集。
Description
技术领域
本发明涉及一种观测岩土体内孔隙水压力的技术领域，特别是涉及一种孔隙水压力计及孔隙水压力测试装置。
背景技术
在岩土工程中，观测地基土体或者边坡等在外荷载或者自然荷载作用下的孔隙水压力变化课题由来已久。特别是近几十年来人造建设工程规模越来越大，荷载越来越高，在评判地基稳定性，土体固结程度等指标中，土中孔隙水压力的上升和消散观测是绕不开的课题。
然而目前市面流行的孔隙水压力计作为单独孔压计并不适合进行一孔多埋，即在一个钻孔内埋设多个孔隙水压力计。另一个方面目前市面流行的孔压计多以振弦激励方式原理制作，其对于人工测试时具有绝缘相对要求低，反馈信号明确等优点，但并不特别适合进行自动化数据采集。
因此，需要一种适用于一孔多埋、且便于数据采集的孔隙水压力机。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种孔隙水压力计及孔隙水压力测试装置，用于解决一孔多埋进行不同土层水压力检测的可靠性问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种孔隙水压力计，其包括保护壳以及置于保护壳内的主体、第一过滤器，
主体，包括压电式压力敏感单元、恒流激励单元、模数转换单元以及出线接头，所述出线接头位于所述保护壳的外部；
第一过滤器，置于所述保护壳内且具有外露于保护壳之外的外露部，第一过滤器与所述主体间设有密封圈。
优选的，所述保护壳为管状，所述出线接头和所述第一过滤器分别对应保护壳的两端。
优选的，所述压电式压力敏感单元为扩散硅压力芯体。
优选的，所述第一过滤器为不锈钢烧结或陶瓷烧结两种材料。
本发明还提供一种孔隙水压力测试装置，其包括至少一段检测段，每一检测段均包括：
外壳，外壳内分为密封腔和过滤腔，构成所述过滤腔的外壳上具有过水孔，外壳的端部具有快接接头；
孔隙水压力计，为如上所述的孔隙水压力计，置于所述密封腔内；所述出线接头连接两分接头，两分接头被相对的设置在外壳的两端且均外露；且所述外露部位于所述过滤腔内；
第二过滤器，置于所述过滤腔内。
优选的，所述第二过滤器由中粗砂构成。
优选的，所有所述检测段间采用485串口总线方式连接。
优选的，所述密封腔由填充在外壳内且围绕上述孔隙水压力计周围的密封胶围成。
如上所述，本发明的孔隙水压力计及孔隙水压力测试装置，具有以下有益效果：孔隙水压力计基于压电方式，采用扩散硅等芯片作为压力敏感单元，并且配备模数转换单元，可以非常方便接入数据采集系统；另外，孔隙水压力测试装置，其可以适用于一孔多埋，即串接多个检测段，埋设到同一检测孔内，采用外壳可对每个孔隙水压力计进行保护，隔断上下相邻孔隙水压力计之间的排水通道，可以有效解决孔隙水压力计一孔多埋时的压力串通现象，并且通过两个过滤器扩大过滤范围，更精准的测试土中孔隙水压力值。
附图说明
图1显示为本发明的孔隙水压力计示意图。
图2显示为本发明的孔隙水压力测试装置示意图。
元件标号说明
100 外壳
102 密封胶
103 孔隙水压力计
104 第二过滤器
105 过水孔
106 橡胶塞
101、107 分接头
108 快接接头
201 出线接头
202 管件一
202 管件二
204 密封圈
205 第一过滤器
206 电路板
207 压电式压力敏感单元
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，本发明提供一种孔隙水压力计，其包括保护壳以及置于保护壳内的主体、第一过滤器205，
主体，包括压电式压力敏感单元207、恒流激励单元、模数转换单元(本实施例中恒流激励单元和模数转换单元位于电路板206上)以及出线接头201，所述出线接头201位于所述保护壳的外部；
第一过滤器205，置于所述保护壳内且具有外露于保护壳之外的外露部，第一过滤器与所述主体间设有密封圈204。
本实施例采用压电式压力敏感单元207作为孔隙水压力的主体，其确保了孔隙水压力采集的稳定性，另外，在电路板206上集成有模数转换单元，其可直接将采集的模拟信号转换成数字信号，便于远距离传输，避免模拟信号传输过程中信号失真。
本实施例中保护壳为管状，其包括套接在一体的管件一202和管件二203，两者分别形成储存上述压电式压力敏感单元207和电路板206的腔室，所述出线接头201和所述第一过滤器205分别对应保护壳的两端，便于安装使用。另外，为了更好的保护上述压电式压力敏感单元207，避免其他外压力影响水压力的检测，本实施例中保护壳由不锈钢材料制成，其也可以为其他金属材料或其他硬质材料，可以抵抗外部压力，确保压电式压力敏感单元207在腔室内不受腔室外其他压力影响。
本实施例中压电式压力敏感单元207为扩散硅压力芯体，上述恒流激励单元采用恒流激励方式对压电式压力敏感单元207提供激励，反馈的电流模拟信号通过模数转换单元转换成数字信号输出。
本实施例中第一过滤器205为不锈钢烧结滤料或陶瓷烧结滤料。
。为确保上述压电式压力敏感单元207处于密闭的腔室内，避免水直接与其解除，本实施例中在第一过滤器205与所述主体间设有密封圈204，该密封圈204可为丁腈橡胶圈。所检测的水经第一过滤器205后才知可检测的主体处，经上述压电式压力敏感单元207检测。
如图2所示，本发明还提供一种孔隙水压力测试装置，其包括至少一段检测段，每一检测段均包括：外壳100，外壳100内分为密封腔和过滤腔，构成所述过滤腔的外壳上具有过水孔105，外壳100的端部具有快接接头108；
孔隙水压力计103，为如上所述的孔隙水压力计，置于所述密封腔内；所述出线接头201连接两分接头101、107，两分接头101、107被相对的设置在外壳100的两端且均外露；且所述外露部位于所述过滤腔内；
第二过滤器104，置于所述过滤腔内，本实施例中第二过滤器104具有容纳外露部的容置腔。
本实施例中每段检测段内均设有过滤器，上述第一过滤器205和第二过滤器104形成两级过滤，孔隙水压力观测更贴近实际状态；孔隙水压力计置于密封腔内，检测段与检测段串接后，可避免一孔多埋孔隙水压力观测孔间水压力串孔问题。
为更好的实施，上述外壳为塑料保护管，上述快接接头108可为塑料保护管上的螺纹连接端，也可为独立的接头，其只需在一孔多埋时，将多个检测段串接在一起。
上述密封腔由填充在外壳100内且围绕上述孔隙水压力计103周围的密封胶102围成，密封胶将孔隙水压力计103密封，避免串孔，其只检测由过滤腔内的水经第二过滤器104、第一过滤器205后被上述压电式压力敏感单元检测。本实施例中上述第一过滤器205的外露部直接伸入第二过滤器104中，孔隙水压力计103用密封胶102围绕密封，隔断第二过滤器104在外壳100中的其他渗水通道，从而隔离同一孔内不同孔隙水压力计之间的水力联系。
本实施例中第二过滤器104内可填充中粗砂构成，上述第一过滤器205的外露部直接插入中粗砂中，无需特意设置容置腔。第二过滤器104的过滤段长度130mm，过滤孔直径1.5mm-2mm，沿圆周方向设置8列过滤孔(该过滤孔可为上述外壳上的过水孔105)，孔间距离8mm。上述外壳的端部设置橡胶塞106，橡胶塞106、外壳100以及形成上述密封腔的密封胶102共同围成上述过滤腔，也构成了第二过滤器104的外壳。
为便于一孔多埋时，所有串接的检测段传输数据，本实施例中所有所述检测段间采用485串口总线方式连接，在485串口总线的端部可设置终端电阻。
本实施例采用上述孔隙水压力测试装置实现一孔多埋的具体方式为：将一检测段上的位于下方的分接头107穿过快接接头108后从外壳内到达下一检测段的位于上方的分接头101处，将两接头连接且连接后用防水胶封入上述密封胶102中，将两段检测段的快接接头108相连，完成两段检测段的机械连接和通信连接，在段与段的连接处还可套设保护管段。直到最下方的一段检测段连接完成。在最下方的检测段的分接头107上不再需要连接下电缆接头，而是将终端电阻连接于电缆末端且密封到密封胶102中。
综上所述，本发明的孔隙水压力计及孔隙水压力测试装置，其具备以下特点：
(1)采用压电式压力敏感单元207，可采用扩散硅芯体，确保制成的孔隙水压力计性能稳定。
(2)采用模数转换单元将模拟信号转换成数字信号输出，解决模拟信号传输过程中信号失真；且方便进行自动化系统接入。
(3)在每个检测段内设置两级过滤器，孔隙水压力观测更贴近实际状态。孔隙水压力计之间采用密封严格隔断，杜绝一孔多埋孔隙水压力观测孔串孔问题。
(4)模块化设计，每检测段结构相同，便于机械的串接和通信的连接，便于进行不同埋设的孔压计组装。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (4)
1.一种孔隙水压力测试装置，其特征在于，包括至少一段检测段，每一检测段均包括：
外壳，外壳内分为密封腔和过滤腔，构成所述过滤腔的外壳上具有过水孔，外壳的端部具有快接接头；
孔隙水压力计，置于所述密封腔内；所述孔隙水压力计包括保护壳以及置于保护壳内的主体、第一过滤器，主体，包括压电式压力敏感单元、恒流激励单元、模数转换单元以及出线接头，所述出线接头位于所述保护壳的外部；第一过滤器，置于所述保护壳内且具有外露于保护壳之外的外露部，第一过滤器与所述主体间设有密封圈；还包括电路板，所述恒流激励单元、模数转换单元均设置在电路板上；所述保护壳包括套接在一体的管件一和管件二，管件一用于形成储存电路板的腔室，管件二用于形成储存压电式压力敏感单元的腔室；所述出线接头和所述第一过滤器分别对应设置在保护壳的两端，便于安装使用；所述第一过滤器为不锈钢烧结或者陶瓷烧结两种材料；所述出线接头连接两分接头，两分接头被相对的设置在外壳的两端且均外露；且所述外露部位于所述过滤腔内；
第二过滤器，置于所述过滤腔内；所述第二过滤器由中粗砂构成；
所述密封腔由填充在外壳内且围绕上述孔隙水压力计周围的密封胶围成；所述外壳的端部设置有橡胶塞，橡胶塞、外壳、以及密封腔的密封胶三者之间构成过滤腔；
相邻的两个孔隙水压力测试装置之间通过外壳端部的快接接头连接，相邻两个孔隙水压力测试装置的分接头位于快接接头中，并且在快接接头的连接处套设保护管段；相邻两个快接接头通过螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的孔隙水压力测试装置，其特征在于：所述保护壳为管状。
3.根据权利要求1所述的孔隙水压力测试装置，其特征在于：所述压电式压力敏感单元为扩散硅压力芯体。
4.根据权利要求1所述的孔隙水压力测试装置，其特征在于：所有所述检测段间采用485串口总线方式连接。
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