本發(fā)明涉及一種監(jiān)測地基孔隙水壓力的測試裝置，具體來說，涉及一種振弦式孔隙水壓力計負壓率定裝置及方法。

背景技術(shù)：

在進行地基處理時，為了評價地基加固效果，通常將各土層的孔隙水壓力作為一個重要參數(shù)進行監(jiān)測。而孔隙水壓力的獲得則需要將孔隙水壓力計埋入對應(yīng)的土層，測得相關(guān)數(shù)據(jù)，然后通過計算得到。目前，在實際的工程應(yīng)用中多采用振弦式孔隙水壓力計，通過測定振弦的頻率換算得到孔隙水壓力。然而，當需要測定負的孔隙水壓力值時，由于振弦變形方向發(fā)生改變導(dǎo)致孔隙水壓力與振弦頻率換算系數(shù)發(fā)生變化，若此時依舊按照原換算系數(shù)進行計算，將嚴重影響孔隙水壓力測定值的精確性。

為了能夠準確地測定孔隙水壓力值，就必須在埋設(shè)前對孔隙水壓力計進行率定，通過率定建立振弦頻率與實際孔隙水壓力之間的關(guān)系。已有的孔隙水壓力計率定裝置多以率定正的孔隙水壓力為主。而負的孔隙水壓力率定則多采用逆向施加正壓的方式進行率定，費時費力，精度難以保證。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種振弦式孔隙水壓力計負壓率定裝置及方法，采用該裝置及方法能夠?qū)φ裣沂娇紫端畨毫τ嬤M行更加準確的負壓率定，以保證孔隙水壓力計的負壓測量精度，并且省時省力，效率高，成本低。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的一個技術(shù)方案是：一種振弦式孔隙水壓力計負壓率定裝置，包括多級真空壓力發(fā)生裝置、率定密封罐、頻率測試儀和計算機系統(tǒng)；所述多級真空壓力發(fā)生裝置與所述率定密封罐連接，在所述率定密封罐上安裝有真空壓力表；所述多級真空壓力發(fā)生裝置包括潛水泵、水箱、給水管、分流水管、回水管、射流器和抽氣管；所述潛水泵安裝在所述水箱內(nèi)，所述潛水泵由所述計算機系統(tǒng)控制，所述潛水泵與所述給水管連接，所述給水管與所述射流器連接，所述射流器通過所述抽氣管與所述率定密封罐連接，所述射流器通過所述回水管與所述水箱連接，在所述給水管上設(shè)有流量控制水閥和分流水管，所述分流水管位于所述流量控制水閥的下游，在所述分流水管上設(shè)有分流流量控制水閥，所述分流水管與所述水箱連接；率定時，振弦式孔隙水壓力計通過孔壓計電纜懸設(shè)在所述率定密封罐內(nèi)，孔壓計電纜與所述頻率測試儀連接，所述頻率測試儀與所述計算機系統(tǒng)連接，所述計算機系統(tǒng)對所述頻率測試儀測得的頻率值和所述真空壓力表測得的對應(yīng)頻率下的真空壓力值進行擬合分析，計算得到孔壓率定系數(shù)。

在所述率定密封罐上設(shè)有溫度計。

在所述射流器的吸氣口內(nèi)設(shè)有單向閥。

所述率定密封罐包括率定密封罐罐體和率定密封蓋，在所述率定密封罐罐體的頂部焊接有法蘭盤，所述法蘭盤與所述率定密封蓋固接，在所述法蘭盤與所述率定密封蓋之間設(shè)有密封環(huán)，所述孔壓計電纜通過電纜密封螺栓固定在所述率定密封蓋上，所述真空壓力表通過真空壓力表密封螺栓固定在所述率定密封蓋上，所述溫度計通過溫度計密封螺栓固定在所述率定密封蓋上。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的另一個技術(shù)方案是：一種采用上述負壓率定裝置對振弦式孔隙水壓力計負壓進行率定的方法，采用以下步驟：1)首先，檢查真空壓力表和頻率測試儀的狀態(tài)，確保它們處于標定狀態(tài)，檢查水箱中的水深，并確保將潛水泵全部淹沒于水下；將振弦式孔隙水壓力計通過孔壓計電纜懸設(shè)在率定密封罐內(nèi)；2)利用計算機系統(tǒng)自動控制啟動潛水泵，進行試抽真空，檢驗率定密封罐的密封性及各級真空壓力值的穩(wěn)定性；3)試抽及檢驗完畢，對率定密封罐進行真空壓力的逐級施加，通過流量控制水閥粗調(diào)各級真空壓力，然后再利用分流流量控制水閥精確調(diào)節(jié)真空壓力，使其精確達到所要求的各級真空壓力值；在真空壓力的施加過程中，待各級真空壓力穩(wěn)定時，通過讀取真空壓力表的讀數(shù)獲得真空壓力值，利用頻率測試儀測讀振弦式孔隙水壓力計的頻率值，并自動傳輸至計算機系統(tǒng)；在操作過程中，各級真空壓力逐級增加，不得越級后回調(diào)；4)待真空壓力施加到最后一級后，通過調(diào)節(jié)所述流量控制水閥和所述分流流量控制水閥對真空壓力進行逐級卸除，在真空壓力卸除過程中，待各級真空壓力穩(wěn)定時，采用與步驟3)相同的方法獲得真空壓力值和振弦式孔隙水壓力計的頻率值；5)根據(jù)頻率測試儀測得的頻率值和真空壓力表測得的對應(yīng)頻率下的真空壓力值，計算機系統(tǒng)對兩種數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)擬合分析，計算得到孔壓率定系數(shù)。

本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：利用潛水泵獲得高速水流，利用射流器產(chǎn)生穩(wěn)定的真空值，并通過對高速水流的流量控制，實現(xiàn)對真空壓力逐級加卸。然后再通過讀取對應(yīng)各級真空壓力下的孔隙水壓力計振弦頻率建立各級真空壓力與振弦頻率間的關(guān)系，進而求得率定系數(shù)，從而達到采用振弦式孔隙水壓力計能夠準確測定負的孔隙水壓力的目的。與現(xiàn)有的孔隙水壓力計負壓率定技術(shù)相比，本發(fā)明通過多級真空壓力發(fā)生裝置施加各級真空壓力值，更加符合孔隙水壓力計實際工作條件，便于保證孔隙水壓力計精度。相比已有技術(shù)，通過在多級真空壓力發(fā)生裝置上安裝分流水管，使各級真空壓力值更為合理、穩(wěn)定，分流水管起到了微調(diào)及穩(wěn)定各級真空壓力的作用。本發(fā)明的負壓率定裝置結(jié)構(gòu)簡單，容易操作，造價低廉；在實際操作過程中，通過計算機系統(tǒng)控制易于實現(xiàn)負壓率定過程的自動化控制及后序數(shù)據(jù)處理，從而大大提高了振弦式孔隙水壓力計負壓率定的效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種振弦式孔隙水壓力計負壓率定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種振弦式孔隙水壓力計負壓率定裝置中率定密封蓋俯視圖；

圖3是圖2中a-a剖視圖；

圖4是本發(fā)明一種振弦式孔隙水壓力計負壓率定裝置中率定密封罐罐體俯視圖；

圖5是圖4中b-b剖視圖。

圖中：1、水箱，2、潛水泵，3、給水管，4、流量控制水閥，5、分流水管，6、分流流量控制水閥，7、射流器，8、回水管，9、抽氣管，10、率定密封罐罐體，11、率定密封蓋，12、密封罐密封固定螺栓，13、密封槽，14、真空壓力表，15、真空壓力表密封螺栓，16、溫度計，17、溫度計密封螺栓，18、振弦式孔隙水壓力計，19、孔壓計電纜，20、電纜密封螺栓，21、頻率測試儀，22、計算機系統(tǒng)。

具體實施方式

為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

請參閱圖1～圖5，一種振弦式孔隙水壓力計負壓率定裝置，包括多級真空壓力發(fā)生裝置、率定密封罐、頻率測試儀21和計算機系統(tǒng)22。

所述多級真空壓力發(fā)生裝置與所述率定密封罐連接，在所述率定密封罐上安裝有真空壓力表14，真空壓力表14應(yīng)該具有較高精度的高精度真空壓力表。

所述多級真空壓力發(fā)生裝置包括潛水泵2、水箱1、給水管3、分流水管5、回水管8、射流器7和抽氣管9；所述潛水泵2安裝在所述水箱1內(nèi)，所述潛水泵2由所述計算機系統(tǒng)22控制，所述潛水泵2與所述給水管3連接，所述給水管3與所述射流器7連接，所述射流器7通過所述抽氣管9與所述率定密封罐連接，所述射流器7通過所述回水管8與所述水箱1連接，在所述給水管3上設(shè)有流量控制水閥4和分流水管5，所述分流水管5位于所述流量控制水閥4的下游，在所述分流水管4上設(shè)有分流流量控制水閥6，所述分流水管5與所述水箱1連接。

率定時，振弦式孔隙水壓力計18通過孔壓計電纜19懸設(shè)在所述率定密封罐內(nèi)，孔壓計電纜19與所述頻率測試儀21連接，所述頻率測試儀21與所述計算機系統(tǒng)22連接，所述計算機系統(tǒng)22對所述頻率測試儀21測得的頻率值和所述真空壓力表14測得的對應(yīng)頻率下的真空壓力值進行擬合分析，計算得到孔壓率定系數(shù)。

在本實施例中，為了獲知率定時的溫度狀況，在所述率定密封罐上設(shè)有溫度計16，溫度計16最好采用精密溫度計。所述率定密封罐包括率定密封罐罐體10和率定密封蓋11，在所述率定密封罐罐體10的頂部焊接有法蘭盤，所述法蘭盤與所述率定密封蓋11采用密封罐密封固定螺栓12固定連接在一起，之間設(shè)有密封環(huán)，在所述法蘭盤與所述率定密封蓋11上設(shè)有密封槽13，密封槽13位于密封罐密封固定螺栓12內(nèi)側(cè)，在密封槽13內(nèi)安裝所述密封環(huán)。所述孔壓計電纜19通過電纜密封螺栓20固定于率定密封蓋11上，所述真空壓力表15通過真空壓力表密封螺栓15固定在所述率定密封蓋11上，所述溫度計16通過溫度計密封螺栓17固定于率定密封蓋11上。射流器7的進水口與給水管3連接，出水口與回水管8連接，吸氣口與抽氣管9連接，形成t型結(jié)構(gòu)。在射流器7的吸氣口內(nèi)設(shè)有單向閥，防止水流通過吸氣口逆流進入率定密封罐。

采用上述負壓率定裝置對振弦式孔隙水壓力計18負壓進行率定的方法，采用以下步驟：

1)首先，檢查真空壓力表14和頻率測試儀21的狀態(tài)，確保它們處于標定狀態(tài)，檢查水箱1中的水深，并確保將潛水泵2全部淹沒于水下；將振弦式孔隙水壓力18計通過孔壓計電纜19懸設(shè)在率定密封罐內(nèi)。

2)利用計算機系統(tǒng)22自動控制啟動潛水泵2，進行試抽真空，檢驗率定密封罐的密封性及各級真空壓力值的穩(wěn)定性。

3)試抽及檢驗完畢，對率定密封罐進行真空壓力的逐級施加，通過流量控制水閥4粗調(diào)各級真空壓力，然后再利用分流流量控制水閥6精確調(diào)節(jié)真空壓力，使其精確達到所要求的各級真空壓力值；在真空壓力的施加過程中，待各級真空壓力穩(wěn)定時，通過讀取真空壓力表14的讀數(shù)獲得真空壓力值，利用頻率測試儀21測讀振弦式孔隙水壓力計18的頻率值，并自動傳輸至計算機系統(tǒng)22；在操作過程中，各級真空壓力逐級增加，不得越級后回調(diào)。

4)待真空壓力施加到最后一級后，通過調(diào)節(jié)所述流量控制水閥4和所述分流流量控制水閥6對真空壓力進行逐級卸除，在真空壓力卸除過程中，待各級真空壓力穩(wěn)定時，采用與步驟3)相同的方法獲得真空壓力值和振弦式孔隙水壓力計18的頻率值。

5)根據(jù)頻率測試儀21測得的頻率值和真空壓力表14測得的對應(yīng)頻率下的真空壓力值，計算機系統(tǒng)22對兩種數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)擬合分析，計算得到孔壓率定系數(shù)。

上述負壓率定裝置所采用的多級真空壓力發(fā)生裝置形成的真空值范圍為-99kpa-0kpa，各級真空壓力的穩(wěn)壓值范圍為理論分級真空壓力±1kpa，能夠率定負壓量程為-98kpa-0kpa的振弦式孔隙水壓力計。

盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍的情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。