專利名稱：真空預(yù)壓加固區(qū)內(nèi)地下水位測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種地下水位的測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的地下水位測(cè)試是在測(cè)點(diǎn)處埋設(shè)水位管，水位管底部有一較短透水段(一般約為0.5m)，測(cè)管埋深則無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，有的將其埋設(shè)在待加固軟土層底部，有的將其埋設(shè)在大約12m深處。在堆載預(yù)壓下測(cè)管采用敞口式，在真空預(yù)壓下早期采用敞口式，現(xiàn)在很多已改為用密封膜密封水位管口，僅在測(cè)試時(shí)打開密封膜，測(cè)試完畢又立即密封復(fù)原。
如圖1a、1b所示，在大氣壓狀態(tài)下即初始狀態(tài)，水位管1內(nèi)的水位及大氣壓強(qiáng)與加固區(qū)相同。假定L0為水位管口至初始水位面的距離，P0為初始大氣壓強(qiáng)，Pa為抽真空后加固區(qū)內(nèi)膜下真空度，P1為抽真空后水位管內(nèi)的真空度，h1為抽真空后加固區(qū)內(nèi)的水位下降值，h為水位管1內(nèi)的水位下降值即實(shí)測(cè)值，管內(nèi)水位與加固區(qū)內(nèi)水位差為h2，則有h＝h1+h2。假定在抽真空某個(gè)時(shí)刻進(jìn)行測(cè)試時(shí)管內(nèi)外水位已完全處于平衡狀態(tài)，則根據(jù)平衡方程有P0-Pa+γwh2＝P0-P1(1)即 h2＝(Pa-P1)/γw(2)根據(jù)式(2)可知，當(dāng)水位管1完全敞開時(shí)，則P1＝0，h2＝Pa/γw，這實(shí)際上就是零壓線高度；當(dāng)P1＝Pa即水位管內(nèi)真空度與加固區(qū)內(nèi)膜下真空度一致時(shí)，h2＝0，即水位管1實(shí)測(cè)值與加固區(qū)內(nèi)實(shí)際地下水位一致。但事實(shí)上即使水位管密封也不能保證P1等于Pa，抽真空過程中，由于水位管內(nèi)的氣體被其下的水體封堵，無(wú)法直接排出，故其符合氣體狀態(tài)方程(忽略水蒸氣的影響)，有P0L0＝(P0-P1)(L0+h) (3)化簡(jiǎn)并求解得P1＝P0h/(L0+h) (4)一般情況下L0約為2m，h一般在1.33-5.5m范圍內(nèi)變化，因此P1≈(0.4～0.7)P0，即P1大約在40-70kPa，而Pa值設(shè)計(jì)一般都要求在80kPa以上，因此兩者將相差10-40kPa，代入式(2)可求得h2在1-4m范圍內(nèi)變動(dòng)。值得注意的是，傳統(tǒng)水位管每一次測(cè)試都必須打開密封膜，因此測(cè)試時(shí)水位管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)會(huì)迅速增大并很快就恢復(fù)到大氣壓強(qiáng)，并迫使管內(nèi)水位在測(cè)試過程中下降，當(dāng)重新密封時(shí)，式(4)中的參數(shù)已發(fā)生較大變化，L0將變?yōu)長(zhǎng)0+∑hi+Δhi(式中hi為上一次密封到本次測(cè)試時(shí)管內(nèi)的水位下降值，Δhi為每次測(cè)試過程中從打開密封膜至測(cè)試結(jié)束時(shí)的水位下降值)。部分學(xué)者和工程技術(shù)人員分析測(cè)試誤差時(shí)，僅考慮了Δhi的影響，而忽略了大氣每次進(jìn)入水位管引起的水位下降是欠妥的(實(shí)際上hi要比Δhi大的多)。因此，在真空預(yù)壓期內(nèi)水位測(cè)試次數(shù)越多，誤差越大。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種誤差小、測(cè)量數(shù)據(jù)真實(shí)可靠的真空預(yù)壓加固區(qū)內(nèi)地下水位的測(cè)量裝置。
為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案一種真空預(yù)壓加固區(qū)內(nèi)地下水位測(cè)試裝置，包括孔壓計(jì)、真空表、水位管，包覆于水位管管口的密封膜，其特征在于還包括一密封膜，包覆于水位管外及水位管周的砂墊層表面；及一塑料軟管，一端伸入水位管管口內(nèi)，另一端埋入所述密封膜下的砂墊層中。
本實(shí)用新型在測(cè)試地下水位時(shí)不需要打開水位管口的密封膜，避免了由于每次測(cè)試打開密封膜至測(cè)試結(jié)束期間所導(dǎo)致的水位管內(nèi)水位下降值。測(cè)量數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，即使是測(cè)量多次，也不會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。


圖1a是傳統(tǒng)水位管測(cè)試技術(shù)在大氣壓力狀態(tài)下示意圖。
圖1b是傳統(tǒng)水位管測(cè)試技術(shù)在真空壓力狀態(tài)下示意圖。
圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖2所示，本地下水位測(cè)試裝置由孔壓計(jì)4、真空表5、水位管1(UPVC塑料管做成，下部為花管并用濾膜包住)、塑料外包短套管2、塑料軟管6、密封材料3(如油膏或泥漿)、管口密封膜8等組成，密封膜9包覆于水位管1、塑料外包短套管2及其周圍的土體表面。圖中的塑料外包短套管2及其與水位管1之間的密封潤(rùn)滑材料3是為了防止水位管1與土體沉降的不一致，導(dǎo)致密封膜9拉裂而影響真空度及加固效果。塑料軟管6是為了保證水位管1內(nèi)真空度與加固區(qū)內(nèi)膜下真空度一致。水位管1下部做成花管的目的是為了使管內(nèi)的水位能迅速與其周邊土體平衡，也就是保證水位管1內(nèi)的水位變化與加固區(qū)內(nèi)的水位變化基本同步(花管要外包濾膜以防止管孔被粘土顆粒封堵而達(dá)不到自由透水效果)。但水位管1在砂墊層及砂墊層以下2m內(nèi)的部分不能做成花管并不得漏氣漏水，如有接頭在該段時(shí)應(yīng)采取措施密封，否則水位管1會(huì)相當(dāng)于一個(gè)豎向排水通道，其內(nèi)水位必上升。有工程技術(shù)人員曾將水位管1埋入地面密封膜9下2m保持管口暢通，其結(jié)果就相當(dāng)于在土體中增加了一個(gè)新的排水通道。
施工時(shí)，首先利用鉆孔機(jī)將水位管1埋到指定深度(一般為硬粘土層)，然后在管內(nèi)距離地面約12-16m深處埋設(shè)水位孔壓計(jì)4，在水位管1上部近管口處埋設(shè)真空表5并固定。塑料軟管6一端伸入水位管1上部，另一端埋于砂墊層中。水位管1外壁及其管周的砂墊層表面用密封膜9包裹。水位管1上部與密封膜9下的砂墊層通過塑料軟管6連通從而保證兩者的真空度一致，塑料軟管6要求強(qiáng)度要高且直徑要大以防止真空作用下被壓扁而影響氣壓傳遞，其埋入砂墊層的一端設(shè)置有一個(gè)真空探頭以防止堵塞。最后用密封膜8將水位管1的管口密封并在整個(gè)抽真空過程中保持不動(dòng)。抽真空前測(cè)讀水位孔壓計(jì)的初讀數(shù)。
根據(jù)水位管內(nèi)的水體平衡，有∑Δu＝Δh·γw+Pa(5)求解得Δh＝(∑Δu-Pa)/γw(6)式中∑Δu為抽真空過程中水位孔壓計(jì)累計(jì)變化值(負(fù)值，kPa)；Δh為水位管內(nèi)的水位變化高度(m)；γw為的水的容重(kN/m3)；Pa為水位管內(nèi)的真空度(負(fù)值，kPa)。
根據(jù)抽真空過程中水位管內(nèi)的水位孔壓計(jì)及真空度的觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用式(6)即可求得水位變化值，根據(jù)前面的分析，該水位值能反映真空預(yù)壓加固區(qū)內(nèi)真實(shí)的地下水位。由于在測(cè)試過程中，不需要打開水位管口的密封膜，因此可連續(xù)測(cè)試地下水位而不影響其測(cè)試結(jié)果。
權(quán)利要求1.一種真空預(yù)壓加固區(qū)內(nèi)地下水位測(cè)試裝置，包括孔壓計(jì)(4)、真空表(5)、水位管(1)，包覆于水位管管口的密封膜(8)，其特征在于還包括一密封膜(9)，包覆于水位管(1)外及水位管(1)周的砂墊層表面；及一塑料軟管(6)，一端伸入水位管(1)管口內(nèi)，另一端埋入所述密封膜(9)下的砂墊層中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空預(yù)壓加固區(qū)內(nèi)地下水位測(cè)試裝置，其特征在于還包括一塑料短套管(2)，套設(shè)于水位管(1)外，并以密封潤(rùn)滑材料填充于管壁之間，塑料短套管(2)的管口突出于砂墊層，并包覆于所述密封膜(9)內(nèi)，塑料短套管(2)的底部埋于砂墊層內(nèi)并包覆隔水板或密封膜(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空預(yù)壓加固區(qū)內(nèi)地下水位測(cè)試裝置，其特征在于所述塑料軟管(6)埋入砂墊層的一端安置有一真空探頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空預(yù)壓加固區(qū)內(nèi)地下水位測(cè)試裝置，其特征在于所述真空表(5)安設(shè)于水位管(1)上部近管口處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空預(yù)壓加固區(qū)內(nèi)地下水位測(cè)試裝置，其特征在于水位管(1)下部為花管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的真空預(yù)壓加固區(qū)內(nèi)地下水位測(cè)試裝置，其特征在于所述花管外壁包覆濾膜。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種真空預(yù)壓加固區(qū)內(nèi)地下水位測(cè)試裝置，包括孔壓計(jì)、真空表、水位管，包覆于水位管管口的密封膜，其特征在于還包括一塑料軟管，一端伸入水位管管口內(nèi)，另一端埋入砂墊層；及一密封膜，包覆于水位管外及水位管周的砂墊層。本實(shí)用新型在測(cè)試地下水位時(shí)不需要打開水位管口的密封膜，避免了由于每次測(cè)試打開密封膜至測(cè)試結(jié)束期間所導(dǎo)致的水位管內(nèi)水位下降值。測(cè)量數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，即使是測(cè)量多次，也不會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。
文檔編號(hào)G01F23/02GK2777511SQ20052005676
公開日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2005年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月8日
發(fā)明者張功新, 董志良, 莫海鴻, 王永平, 李軍, 胡利文, 陳偉東, 臧少慧, 胡繼業(yè), 葉軍 申請(qǐng)人:廣州四航工程技術(shù)研究院