一种振弦式孔隙水压力计负压率定装置及方法与流程

本发明涉及一种监测地基孔隙水压力的测试装置，具体来说，涉及一种振弦式孔隙水压力计负压率定装置及方法。

背景技术：

在进行地基处理时，为了评价地基加固效果，通常将各土层的孔隙水压力作为一个重要参数进行监测。而孔隙水压力的获得则需要将孔隙水压力计埋入对应的土层，测得相关数据，然后通过计算得到。目前，在实际的工程应用中多采用振弦式孔隙水压力计，通过测定振弦的频率换算得到孔隙水压力。然而，当需要测定负的孔隙水压力值时，由于振弦变形方向发生改变导致孔隙水压力与振弦频率换算系数发生变化，若此时依旧按照原换算系数进行计算，将严重影响孔隙水压力测定值的精确性。

为了能够准确地测定孔隙水压力值，就必须在埋设前对孔隙水压力计进行率定，通过率定建立振弦频率与实际孔隙水压力之间的关系。已有的孔隙水压力计率定装置多以率定正的孔隙水压力为主。而负的孔隙水压力率定则多采用逆向施加正压的方式进行率定，费时费力，精度难以保证。

技术实现要素：

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种振弦式孔隙水压力计负压率定装置及方法，采用该装置及方法能够对振弦式孔隙水压力计进行更加准确的负压率定，以保证孔隙水压力计的负压测量精度，并且省时省力，效率高，成本低。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的一个技术方案是：一种振弦式孔隙水压力计负压率定装置，包括多级真空压力发生装置、率定密封罐、频率测试仪和计算机系统；所述多级真空压力发生装置与所述率定密封罐连接，在所述率定密封罐上安装有真空压力表；所述多级真空压力发生装置包括潜水泵、水箱、给水管、分流水管、回水管、射流器和抽气管；所述潜水泵安装在所述水箱内，所述潜水泵由所述计算机系统控制，所述潜水泵与所述给水管连接，所述给水管与所述射流器连接，所述射流器通过所述抽气管与所述率定密封罐连接，所述射流器通过所述回水管与所述水箱连接，在所述给水管上设有流量控制水阀和分流水管，所述分流水管位于所述流量控制水阀的下游，在所述分流水管上设有分流流量控制水阀，所述分流水管与所述水箱连接；率定时，振弦式孔隙水压力计通过孔压计电缆悬设在所述率定密封罐内，孔压计电缆与所述频率测试仪连接，所述频率测试仪与所述计算机系统连接，所述计算机系统对所述频率测试仪测得的频率值和所述真空压力表测得的对应频率下的真空压力值进行拟合分析，计算得到孔压率定系数。

在所述率定密封罐上设有温度计。

在所述射流器的吸气口内设有单向阀。

所述率定密封罐包括率定密封罐罐体和率定密封盖，在所述率定密封罐罐体的顶部焊接有法兰盘，所述法兰盘与所述率定密封盖固接，在所述法兰盘与所述率定密封盖之间设有密封环，所述孔压计电缆通过电缆密封螺栓固定在所述率定密封盖上，所述真空压力表通过真空压力表密封螺栓固定在所述率定密封盖上，所述温度计通过温度计密封螺栓固定在所述率定密封盖上。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的另一个技术方案是：一种采用上述负压率定装置对振弦式孔隙水压力计负压进行率定的方法，采用以下步骤：1)首先，检查真空压力表和频率测试仪的状态，确保它们处于标定状态，检查水箱中的水深，并确保将潜水泵全部淹没于水下；将振弦式孔隙水压力计通过孔压计电缆悬设在率定密封罐内；2)利用计算机系统自动控制启动潜水泵，进行试抽真空，检验率定密封罐的密封性及各级真空压力值的稳定性；3)试抽及检验完毕，对率定密封罐进行真空压力的逐级施加，通过流量控制水阀粗调各级真空压力，然后再利用分流流量控制水阀精确调节真空压力，使其精确达到所要求的各级真空压力值；在真空压力的施加过程中，待各级真空压力稳定时，通过读取真空压力表的读数获得真空压力值，利用频率测试仪测读振弦式孔隙水压力计的频率值，并自动传输至计算机系统；在操作过程中，各级真空压力逐级增加，不得越级后回调；4)待真空压力施加到最后一级后，通过调节所述流量控制水阀和所述分流流量控制水阀对真空压力进行逐级卸除，在真空压力卸除过程中，待各级真空压力稳定时，采用与步骤3)相同的方法获得真空压力值和振弦式孔隙水压力计的频率值；5)根据频率测试仪测得的频率值和真空压力表测得的对应频率下的真空压力值，计算机系统对两种数据进行数据拟合分析，计算得到孔压率定系数。

本发明具有的优点和积极效果是：利用潜水泵获得高速水流，利用射流器产生稳定的真空值，并通过对高速水流的流量控制，实现对真空压力逐级加卸。然后再通过读取对应各级真空压力下的孔隙水压力计振弦频率建立各级真空压力与振弦频率间的关系，进而求得率定系数，从而达到采用振弦式孔隙水压力计能够准确测定负的孔隙水压力的目的。与现有的孔隙水压力计负压率定技术相比，本发明通过多级真空压力发生装置施加各级真空压力值，更加符合孔隙水压力计实际工作条件，便于保证孔隙水压力计精度。相比已有技术，通过在多级真空压力发生装置上安装分流水管，使各级真空压力值更为合理、稳定，分流水管起到了微调及稳定各级真空压力的作用。本发明的负压率定装置结构简单，容易操作，造价低廉；在实际操作过程中，通过计算机系统控制易于实现负压率定过程的自动化控制及后序数据处理，从而大大提高了振弦式孔隙水压力计负压率定的效率。

附图说明

图1为本发明一种振弦式孔隙水压力计负压率定装置的结构示意图；

图2是本发明一种振弦式孔隙水压力计负压率定装置中率定密封盖俯视图；

图3是图2中a-a剖视图；

图4是本发明一种振弦式孔隙水压力计负压率定装置中率定密封罐罐体俯视图；

图5是图4中b-b剖视图。

图中：1、水箱，2、潜水泵，3、给水管，4、流量控制水阀，5、分流水管，6、分流流量控制水阀，7、射流器，8、回水管，9、抽气管，10、率定密封罐罐体，11、率定密封盖，12、密封罐密封固定螺栓，13、密封槽，14、真空压力表，15、真空压力表密封螺栓，16、温度计，17、温度计密封螺栓，18、振弦式孔隙水压力计，19、孔压计电缆，20、电缆密封螺栓，21、频率测试仪，22、计算机系统。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1～图5，一种振弦式孔隙水压力计负压率定装置，包括多级真空压力发生装置、率定密封罐、频率测试仪21和计算机系统22。

所述多级真空压力发生装置与所述率定密封罐连接，在所述率定密封罐上安装有真空压力表14，真空压力表14应该具有较高精度的高精度真空压力表。

所述多级真空压力发生装置包括潜水泵2、水箱1、给水管3、分流水管5、回水管8、射流器7和抽气管9；所述潜水泵2安装在所述水箱1内，所述潜水泵2由所述计算机系统22控制，所述潜水泵2与所述给水管3连接，所述给水管3与所述射流器7连接，所述射流器7通过所述抽气管9与所述率定密封罐连接，所述射流器7通过所述回水管8与所述水箱1连接，在所述给水管3上设有流量控制水阀4和分流水管5，所述分流水管5位于所述流量控制水阀4的下游，在所述分流水管4上设有分流流量控制水阀6，所述分流水管5与所述水箱1连接。

率定时，振弦式孔隙水压力计18通过孔压计电缆19悬设在所述率定密封罐内，孔压计电缆19与所述频率测试仪21连接，所述频率测试仪21与所述计算机系统22连接，所述计算机系统22对所述频率测试仪21测得的频率值和所述真空压力表14测得的对应频率下的真空压力值进行拟合分析，计算得到孔压率定系数。

在本实施例中，为了获知率定时的温度状况，在所述率定密封罐上设有温度计16，温度计16最好采用精密温度计。所述率定密封罐包括率定密封罐罐体10和率定密封盖11，在所述率定密封罐罐体10的顶部焊接有法兰盘，所述法兰盘与所述率定密封盖11采用密封罐密封固定螺栓12固定连接在一起，之间设有密封环，在所述法兰盘与所述率定密封盖11上设有密封槽13，密封槽13位于密封罐密封固定螺栓12内侧，在密封槽13内安装所述密封环。所述孔压计电缆19通过电缆密封螺栓20固定于率定密封盖11上，所述真空压力表15通过真空压力表密封螺栓15固定在所述率定密封盖11上，所述温度计16通过温度计密封螺栓17固定于率定密封盖11上。射流器7的进水口与给水管3连接，出水口与回水管8连接，吸气口与抽气管9连接，形成t型结构。在射流器7的吸气口内设有单向阀，防止水流通过吸气口逆流进入率定密封罐。

采用上述负压率定装置对振弦式孔隙水压力计18负压进行率定的方法，采用以下步骤：

1)首先，检查真空压力表14和频率测试仪21的状态，确保它们处于标定状态，检查水箱1中的水深，并确保将潜水泵2全部淹没于水下；将振弦式孔隙水压力18计通过孔压计电缆19悬设在率定密封罐内。

2)利用计算机系统22自动控制启动潜水泵2，进行试抽真空，检验率定密封罐的密封性及各级真空压力值的稳定性。

3)试抽及检验完毕，对率定密封罐进行真空压力的逐级施加，通过流量控制水阀4粗调各级真空压力，然后再利用分流流量控制水阀6精确调节真空压力，使其精确达到所要求的各级真空压力值；在真空压力的施加过程中，待各级真空压力稳定时，通过读取真空压力表14的读数获得真空压力值，利用频率测试仪21测读振弦式孔隙水压力计18的频率值，并自动传输至计算机系统22；在操作过程中，各级真空压力逐级增加，不得越级后回调。

4)待真空压力施加到最后一级后，通过调节所述流量控制水阀4和所述分流流量控制水阀6对真空压力进行逐级卸除，在真空压力卸除过程中，待各级真空压力稳定时，采用与步骤3)相同的方法获得真空压力值和振弦式孔隙水压力计18的频率值。

5)根据频率测试仪21测得的频率值和真空压力表14测得的对应频率下的真空压力值，计算机系统22对两种数据进行数据拟合分析，计算得到孔压率定系数。

上述负压率定装置所采用的多级真空压力发生装置形成的真空值范围为-99kpa-0kpa，各级真空压力的稳压值范围为理论分级真空压力±1kpa，能够率定负压量程为-98kpa-0kpa的振弦式孔隙水压力计。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。