[发明专利]测量和监测地下水压力方法及装置

说明书

技术领域

本发明是对地下土层中孔隙水压力测量、实时监测方法及装置的改进，尤其涉及一种方法简单，成本低，不需开挖、打井就能测量，且测量结果精准的测量和监测地下孔隙水压力方法及装置。

背景技术

随着建设领域向地下不断发展，桩基工程、深大基坑不断出现，需要对影响桩基工程、基坑开挖的地下孔隙水(以下简称地下水)压力，特别是原状土中的孔隙水压力有很好的掌握。例如在前期勘察设计阶段，需要了解土层中地下水压力，地下水压力差异直接影响设计方案的选择，而不同的设计方案对项目的安全和造价影响极大。在基坑开挖、施工阶段，也需要随时掌握地下水压力的变化情况，根据地下水压力的不同，采取不同的施工措施，或者需要降水施工、或者需要回灌地下水。在预制桩施工过程中，有时也需要监测地下水压力，若地下水压力过大，容易产生基桩的倾斜、折断，地面的隆起，土层结构的破坏，严重时还会影响周边的建构筑物和地下管线的安全。因此若对地下水压力考虑不周全，地下水压力有误，不仅可能造成极大的工程浪费，而且极易产生安全事故，了解、监测地下水压力，是各类地下工程所必须。

现有技术对地下水压力的测量主要是通过现场钻孔开井，通过水位观测井测量自由水头高度确定地下水压力。此方式的不足是：现场钻孔，成孔设备一般采用钻机，体积庞大，运输麻烦，而且钻机施工对现场平面场地条件、空中障碍条件也有较高要求，如难以在高压线下、树林、狭窄背街小巷内施工；其次，钻机成孔速度缓慢，并极易发生塌孔，隔水做的不好易产生漏水等事故，导致废孔；再就是，测量主要是通过现场钻机成孔后手工测量地下水压力，如果一旦隔水措施做的不好，上层的地下水渗漏，造成测量得到的地下水压力数据不准确；并且手工测量无法得到地下水压力连续变化情况，不能实时掌握下水压力变化情况，数据成果误差较大；还有，水位观测井都是设置在施工现场，井口不能封堵，观测孔容易受到施工破坏，现场保护难度较大，并且观测孔使用结束后，需用钻机灌入粘土或混凝土等其他材料封孔回填，不仅操作繁琐成本高，而且对地下水有一定的污染；还有，一口水位观测井只能测量一种深度位置水压力，不能做到一口井同时测量不同深度地下水压力，若需要测量几层土的地下水压力，就需要打几口观测井。由于上述原因，使得钻井观测方法成本较大。因此钻井观测方法，费时、费力，成本高，并且测量误差比较大，是其难以克服的缺点。

中国专利CN1560581动孔隙水压力测量方法，以市售压力传感器作为测量元件，加装一由硬质材料制成的封盖，将压力传感器感应探头罩扣在一空间中，封盖上设置若干个具有适当孔径通孔与外界连通，使用时将带有封盖的压力传感器放入待测土体中，土体中的孔隙水充满感应探头所在空间后，即可以开始测量读出压力值。此方法仅是简单用盖保护压力传感器感应探头，在测量前需将探测装置提前埋入待测土体中，因此此法只能用于探测后期回填土中水压力，而不能用于原状土中孔隙水压力监测，即不能用于打进地下贯入土层中测量。

中国专利CN1490602及CN2650098孔隙水压力测量传感器，将液压传感器包覆在密闭薄膜中，在密闭薄膜与液压传感器之间充满水或类似的低黏度、可压缩性低的液体。其解决的是防止液压传感器被堵塞或被硬物损坏，以及市售压力传感器带来的方向性问题(全方位检测)，主要用于砂石体和土石混合体孔隙水压力测量；同样此传感器只适用于事先放置，而不能用于原状土中孔隙水压力监测。

中国专利CN1563923动载荷作用下长期孔隙水压力测量方法，a)将一根适当长的导管的一端埋放在待测孔隙水压力土层内；b)将该导管内充满液体；c)将该导管另一端连接上压力传感器。其解决的是可以大大衰减掉初期压力峰值，而采用小量程压力传感器就可以准确地测量出长期孔隙水压力的变化过程；同样只适用于事先放置，而不能用于打进地下贯入土层中测量。

中国专利CN1793917原位实时测量饱和细粒土水平应力探头，探头一端是螺纹头，另一端为圆锥形，其中部为带有压力保护槽的圆柱形；探头中心盲孔中充满传导液，压力传感器密封设置在中心盲孔内传导液中；探头圆柱体外壁上设置有凹陷处，与探头圆柱外缘尺寸一致的隔离传导薄片封闭该凹陷处，被隔离传导薄片封闭的凹陷处内有连通探头中心盲孔的传导液。此应力探头整体完全封闭，与土层及大气之间完全相互隔离，因此只能用于饱和细粒土水平应力测试，而不能用于原状土中的孔隙水压力测试。