一种测量岩质围岩‑衬砌接触压力的压力盒固定装置的制作方法

本实用新型属于煤矿、隧道工程、水利工程等地下工程的支护的测量辅助设备，尤其涉及一种测量岩质围岩-衬砌接触压力的压力盒固定装置。

背景技术：

在隧道施工中，围岩-衬砌的接触压力属于选测项目之一。但是对于岩质围岩的围岩-衬砌接触压力测量，目前由于其接触压力都是选用钢弦式土压力盒进行测量，在测量时难以做到压力盒和围岩岩面紧密贴合，即使紧密贴合由于围岩为岩质，由钢弦压力盒原理可知，难以准确测量围岩压力，同时由于混凝土的收缩，紧紧包裹在压力盒的侧面，会造成测量数据的严重失真甚至错误。

针对钢弦式压力盒对岩质围岩-衬砌接触压力测量不准的情况，专利号为CN201420351029.X的中国专利中公开了一种竖向布置土压力盒的固定装置，在路基工程监测中用于土压力盒的固定，专利号为CN201410300017.9的中国专利中本实用新型公开了一种水平布置土压力盒的固定装置，在路基工程监测工程中用于土压力盒的固定。专利号为CN201220698095.5的中国专利中公开了一种压力盒固定装置，其在钢板上设置有压力盒槽、数个膨胀螺丝孔、数个螺丝和铁丝。压力盒槽用于安放压力盒，膨胀螺丝孔用于穿过膨胀螺丝，螺丝可拧入钢板，铁丝固定在螺丝上。总之，现有的岩质围岩-衬砌土压力盒固定装置普遍存在只对土质围岩适用、固定装置对待测区域应力状态有改变、侧边混凝土收缩影响未予以考虑等问题，实际监测效果不理想，不利于在实际工程中的推广应用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，为解决现有技术中存在的问题提供一种利用钢弦压力盒可准确测定岩质围岩-衬砌接触压力，满足接触压力测量准确，结构简单，安装方便快捷的辅助固定装置。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种测量岩质围岩-衬砌接触压力的压力盒固定装置，包括呈环形的压力盒座托，压力盒座托的外周面沿周向均设有多个用于固设在围岩上的固定支臂；压力盒座托的一个端面上设有减压环，减压环的中轴线与压力盒座托的中轴线方向相一致，减压环的中空腔为用于放置压力盒的容纳空腔，所述容纳空腔的靠近压力盒座托的一侧设有用于与围岩接触的沥青囊；还设有用于将压力盒限定在容纳空腔内的限位装置。

作为优选的方案，所述限位装置包括三个沿周向均设在减压环外周表面的限位支臂，限位支臂呈倒L型，其包括水平段和竖直段，竖直段垂直设置在压力盒座托上，水平段与减压环上端间隔一定距离，水平段和竖直段上分别开设有第一限位孔和第二限位孔。

作为优选的方案，所述固定支臂的数量为三个，固定支臂上开设有用于安装膨胀螺栓的固定孔。

作为优选的方案，所述固定支臂的长度为28-32cm。

作为优选的方案，所述固定支臂的长度为30cm。

作为优选的方案，所述压力盒座托采用钢制材料制成。

作为优选的方案，所述减压环由蜂窝式泡沫塑料制成。

作为优选的方案，所述固定支臂的一端开设有榫头，压力盒座托上开设有用于与所述榫头相适配的榫槽。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、通过固定支臂将压力盒座托紧密固定在围岩上，形成可靠的传利渠道，可以通过压力盒座托将圆形沥青囊、压力盒、蜂窝减压环通过定位螺栓紧密固定；固定支臂长度30cm，减少了膨胀螺栓对待测区域的围岩压力影响，其定位螺栓孔距离压力盒25cm，在固定过程中，使测试面避开膨胀螺栓固定时引起的围岩压力变化区，提高测试精度；

2、通过沥青囊设置，保证了压力盒测量的准确性，同时由于蜂窝减压环的设置减少了混凝土收缩对传感器的影响；在岩面和压力盒测试面间放置沥青囊，避免岩面刚度较大而造成压力盒测试面无法形成有效弯曲或岩面不平引起的局部应力差别；蜂窝减压环的设置可以有效地减少压力盒埋设后混凝土衬砌的收缩对压力盒测量精度的影响；

3、通过限位装置将压力盒紧密限定在容纳空腔内，防止在岩质围岩-衬砌接触压力的测试过程中压力盒发生移动，避免影响测试效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例的俯视图。

图2为图1的A-A向剖视图。

图中标记：1、压力盒座托，2、限位支臂，201、第一限位孔，202、第二限位孔，3、减压环，4、固定支臂，401、固定孔，5、容纳空腔，6、沥青囊。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例：如图1、图2所示，一种测量岩质围岩-衬砌接触压力的压力盒固定装置，包括呈环形的压力盒座托1，压力盒座托1的外周面沿周向均设有三个用于固设在围岩上的固定支臂4，固定支臂4焊接在压力盒座托1的外壁表面，每两个固定支臂4之间的夹角为120°，固定支臂4上开设有用于安装膨胀螺栓的固定孔401；固定支臂的长度为28-32cm，优选为30cm，固定孔401与压力盒的间距为25cm，减少了膨胀螺栓对待测区域的围岩压力影响。

压力盒座托1的一个端面上设有减压环3，减压环3由蜂窝式泡沫塑料制成。减压环3呈中空圆柱状，其壁厚为0.5cm；减压环3的中轴线与压力盒座托1的中轴线方向相一致，减压环3的中空腔为用于放置压力盒的容纳空腔5，蜂窝减压环3的内壁表面与压力盒的外壁表面紧密贴合，容纳空腔5的靠近压力盒座托1的一侧设有用于与围岩接触的沥青囊6，在岩面和压力盒测试面间放置沥青囊，避免岩面刚度较大而造成压力盒测试面无法形成有效弯曲或岩面不平引起的局部应力差别。

还设有用于将压力盒限定在容纳空腔5内的限位装置，限位装置包括三个沿周向均设在减压环3外周表面的限位支臂2，限位支臂2呈倒L型，其包括水平段和竖直段，竖直段垂直设置在压力盒座托1上，水平段与减压环3上端间隔一定距离，水平段和竖直段上分别开设有第一限位孔201和第二限位孔202，第二限位孔202距离压力盒座托1的垂直距离为1-3cm ，优选地为2cm。通过限位装置将压力盒紧密限定在容纳空腔5内，防止在测试过程中压力盒发生移动，影响测试效果。

固定支臂4的一端开设有榫头，压力盒座托1上开设有用于与所述榫头相适配的榫槽。

通过在第一限位孔201和第二限位孔202内设置限位螺栓以使压力盒、沥青囊6和围岩岩壁紧密贴合，水平段与压力盒之间间隔的距离为1cm。

压力盒座托1选用钢制材料制成，其直径比压力盒的直径大1cm。

具体埋设时，先将压力盒套在蜂窝减压环内，压力盒的靠近岩面的一端加沥青囊与岩体紧密贴合，将固定装置整体套在蜂窝减压环外部，通过在固定支臂4的固定孔内设置膨胀螺栓以使本固定装置与岩体固定，再通过调整限位螺栓使压力盒、沥青囊与岩体紧密贴合。

本实用新型的工作原理是：以压力盒座托和固定支臂将压力盒、沥青囊、减压环共同固定在岩体表面，固定支臂长度30cm，其上开设的固定孔距离压力盒25cm，在固定过程中，使测试面避开膨胀螺栓固定时引起的围岩压力变化区，提高测试精度；同时在岩面和压力盒测试面间放置沥青囊，避免岩面刚度较大而造成压力盒测试面无法形成有效弯曲或岩面不平引起的局部应力差别；减压环的设置可以有效地减少压力盒埋设后混凝土衬砌的收缩对压力盒测量精度的影响。本文中的沥青囊为一装满沥青的囊袋，其体积容易变形。