[其他]传感器深孔安装定向回填方法与装置

说明书

本发明属于岩土工程原位测试技术及设备。

在原位测定土中应力或应变时，往往得出的结果与理论值比较不是偏小就是偏高，或者结果十分分散，造成这种结果的原因虽然很多，但其中一个很重要的原因就是由于定向不准和回塡不善所引起的。

现在以应力盒为例，我们知道当应力盒埋入土中后，要达到介质匹配，就必须使钻孔周围的原状土及回塡土都满足拉密方程：

或者说要求钻孔周围原状土的E，ν，G和回塡土的E，ν，G相同，显然，这是很难办得到的。所以在设计土应力盒时，都是采用在不匹配的情况下，寻求失匹配时的相对误差。

目前在土应力盒的设计中多采用如下托维奇所建立的公式：

Δρoρo=1-EsEg π(1-v2)4DH+ Es Eg]]>

式中Eg为应力盒的弹模，Es为土的弹模。

由上式可以看出，为了找出测量值的相对误差，就应使得回塡土的E值等于钻孔周围原状土的Es值，否则上式就没法应用。过去在现场钻孔中安装应力盒时，是没有办法达到这一点的，至于在水下钻孔中安装应力盒则更是没法进行。

目前在现场埋设土应力盒，对于浅埋的应力盒往往采用挖孔后人工分层回塡，在地面工程（如土坝）中埋设，则是随工程进度分层回塡。这样一些回塡，如果工作作得细致，一般还可满足需要。但在钻孔中（特别是深孔）埋设应力盒时，特别是在水下钻孔中埋设，要达到上述钻孔周围的原状土与回塡土的E值相同这一要求，那是很难办得到的。例如图1在粘土钻孔①中埋设应力盒③时，由于粘土④总是成块状的，所以在回塡土的内部，土块与土块之间，就会存在着间隙，土块与应力盒之间的接触也不可能完全密合。如图1所示。在这种情况一般都是将土块捣碎成小块塡入孔后，分层用木棒或其它锤击工具小心夯实。为了不至于由于夯击力而影响到传感器的初始工作点，所以就不能过大地用力夯实。由于这些原因，用这种方法在深孔中埋设应力盒，要求消除回塡土土块内部及与土应力盒接触面间的孔隙而使回塡土达到与周围土同样的状态，那是难以办到的。因此当土压力或应力波作用在这种松软的回塡土上时，就有一部分能量用来压缩回塡土而被回塡土所吸收，这样就使测量参数的准确度受到很大的破坏，甚至造成虚假现象。而用这种方法在水下钻孔中回塡淤泥则更为困难，甚至将回塡材料弄成泥浆而无法回塡。

过去在钻孔中埋设应力盒有少数单位曾采用下面的回塡方法（即根据钻孔的尺寸用细钢筋扎一钢筋笼，然后将应力盒固定在钢筋笼上，应力盒的引出线也捆扎在钢筋笼上，放入孔中的所需位置，然后将回塡土用压缩空气，连同土、气一起喷入孔内，将钢筋笼的内外填满。采用这种方法除了操作工艺复杂及设备昂贵外，更为主要的还是由于钢筋笼的存在会扰动应力场和难以达到上述的回塡与钻孔周围原状土的匹配要求，如容重及含水量等。

经查阅专利，技术资料均未查到回塡这方面的资料。

本发明提供了一种传感器深孔安装定向回塡方法与装置，本装置解决了回塡土与钻孔周围原状土的匹配问题，解决了过去根本无法进行的水下钻子埋设传感器的钻孔回塡问题，实现本发明的整个装置如图2所示。定向器与回塡装置用锣扣连为一体，它由传送调向杆（1），压缩空气入口（2），输气软管（3），定向器（4），回塡器（5），钻孔（6），指示灯（7），蜂鸣器（8）所组成。