申请/专利权人：成渝铁路客运专线有限责任公司;中国科学院武汉岩土力学研究所

申请日：2018-12-25

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN109459559B

主分类号：G01N33/24

分类号：G01N33/24;G01N13/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2019.04.05#实质审查的生效;2019.03.12#公开

摘要：本发明提供了一种用于深层岩石土水势传感器的埋设装置及测试系统，涉及岩土检测领域。用于深层岩石土水势传感器的埋设装置包括土水势传感器和岩芯，岩芯是通过钻孔获得的所需测试岩石层的原岩样，岩芯的一端开设有安装孔，土水势传感器设置于安装孔内，土水势传感器与安装孔过盈配合，且土水势传感器与安装孔之间能够采用原岩粉末填充以保证紧密贴合。该用于深层岩石土水势传感器的埋设装置采用原岩岩芯对土水势传感器进行预封装，既保证了土水势传感器周围介质与实际测试岩石完全一致，也能很好地保护易碎的陶瓷头传感器，且便于野外现场安装埋设。

主权项：1.一种用于深层岩石土水势传感器的埋设装置，其特征在于，包括土水势传感器和原岩岩芯，所述原岩岩芯的一端开设有安装孔，所述土水势传感器设置于所述安装孔内，所述土水势传感器与所述安装孔过盈配合；所述原岩岩芯远离开设所述安装孔的一端的另一端开设有连接孔，且所述连接孔与所述安装孔连通；所述连接孔的孔径小于所述安装孔的孔径；所述土水势传感器上设置有线缆，所述线缆的一端伸出所述连接孔；所述用于深层岩石土水势传感器的埋设装置还包括缠绕于所述原岩岩芯上的牵引绳，所述牵引绳能够带动所述原岩岩芯运动。

全文数据：一种用于深层岩石土水势传感器的埋设装置及测试系统技术领域本发明涉及岩土检测领域，具体而言，涉及一种用于深层岩石土水势传感器的埋设装置及测试系统。背景技术非饱和土中水、气交界面形成一种力，称为基质吸力。基质吸力是指土中孔隙气与水的压力差值，体现土对水的吸附能力，是非饱和土研究和相关工程中的一个重要课题。目前，常用土水势传感器法进行非饱和土基质吸力测量。土水势传感器的工作原理是利用岩土体和土水势传感器陶瓷探头之间的吸力平衡，通过测量陶瓷探头的含水率得出陶瓷探头吸力，进而推得岩土体的吸力。而常见的土水势传感器的探头为陶瓷材质，强度低且极易破碎，多用于浅层土壤中。对深层岩体而言，岩石的强度高，不能将易碎的陶瓷探头插入岩石中；另一方面，土水势传感器是通过介质吸力平衡来测试的，不同介质的吸力平衡水平差异很大，现有的技术难以保证土水势传感器周边介质与所测试的深层岩体的一致性。发明内容本发明的目的之一在于提供一种用于深层岩石土水势传感器的埋设装置，采用原岩岩芯对土水势传感器进行预封装，既保证了土水势传感器周围介质与所需测试岩石完全一致，保证测试的可靠性，也能很好地保护易碎的陶瓷头传感器，且便于野外现场安装埋设，并能够对深层岩石进行测试。本发明的另一目的在于提供一种用于深层岩石土水势传感器的测试系统，采用原岩岩芯对土水势传感器进行预封装，既保证了土水势传感器周围介质与所需测试岩石完全一致，保证测试的可靠性，也能很好地保护易碎的陶瓷头传感器，且便于野外现场安装埋设，并能够对深层岩石进行测试。为了实现上述目的，本发明提供一种技术方案：本发明实施例提供了一种用于深层岩石土水势传感器的埋设装置，包括土水势传感器和岩芯，所述岩芯的一端开设有安装孔，所述土水势传感器设置于所述安装孔内，且所述土水势传感器与所述安装孔过盈配合。进一步地，所述岩芯远离开设所述安装孔的一端的另一端开设有连接孔，且所述连接孔与所述安装孔连通。进一步地，所述连接孔的孔径小于所述安装孔的孔径。进一步地，所述土水势传感器上设置有线缆，所述线缆的一端伸出所述连接孔。进一步地，所述岩芯的外壁上设置有连接槽。进一步地，所述岩芯具有相对的第一端面和第二端面，所述连接槽贯穿所述第一端面和所述第二端面。进一步地，所述连接槽具有多个，多个所述连接槽周向开设于所述岩芯的外壁上。进一步地，所述用于深层岩石土水势传感器的埋设装置还包括牵引绳，所述牵引绳伸入所述连接槽，以能够带动所述岩芯。进一步地，所述岩芯为圆柱形。本发明实施例提供了一种用于深层岩石土水势传感器的测试系统，包括岩石本体及埋设装置。所述用于深层岩石土水势传感器的埋设装置包括土水势传感器和岩芯，所述岩芯的一端开设有安装孔，所述土水势传感器设置于所述安装孔内，且所述土水势传感器与所述安装孔过盈配合。所述岩石本体开设有测试孔，所述岩芯位于所述测试孔内，且与所述测试孔过盈配合。相对于现有技术，本发明提供的用于深层岩石土水势传感器的埋设装置及测试系统的有益效果是：本发明提供的一种用于深层岩石土水势传感器的埋设装置及测试系统，将土水势传感器安装在所需测试岩层中取得的岩芯上，通过在原岩岩芯所开设的安装孔内，使得土水势传感器周边介质与所需测试岩石完全一致以达到介质平衡，保证测试数据的可靠性，并能够起到保护土水势传感器的作用，且能够对深层岩石的基质吸力达到有效测试的目的。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本发明实施例提供的用于深层岩石土水势传感器的测试系统的结构示意图；图2为本发明实施例提供的用于深层岩石土水势传感器的埋设装置的结构示意图；图3为本发明实施例提供的用于深层岩石土水势传感器的埋设装置的岩芯的结构示意图；图4为本发明实施例提供的用于深层岩石土水势传感器的埋设装置的土水势传感器的结构示意图。图标：1-用于深层岩石土水势传感器的测试系统；2-岩石本体；21-测试孔；3-用于深层岩石土水势传感器的埋设装置；31-土水势传感器；311-线缆；32-岩芯；321-安装孔；322-连接孔；323-连接槽；324-第一端面；325-第二端面；33-牵引绳。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开设”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。实施例请参阅图1，图1所示为本发明实施例提供的用于深层岩石土水势传感器的测试系统1的结构示意图。用于深层岩石土水势传感器的测试系统1主要应用于深层岩石的基质吸力，是一种能够较为精准测量深层岩石性能的装置。用于深层岩石土水势传感器的测试系统1包括岩石本体2及用于深层岩石土水势传感器的埋设装置3，且岩石本体2开设有测试孔21，用于深层岩石土水势传感器的埋设装置3位于测试孔21内，并与测试孔21过盈配合，且用于深层岩石土水势传感器的埋设装置3位于测试孔21的底部。岩石本体2主要用于承载用于深层岩石土水势传感器的埋设装置3，并与其保持一种紧密贴合的状态。用于深层岩石土水势传感器的埋设装置3主要用于保护内部的测试装置，并能够与岩石本体2保持一种紧密贴合的状态，且能够对深层岩石的基质吸力达到有效测试的目的。该用于深层岩石土水势传感器的测试系统1能够保护土水势传感器31，并对深层岩石进行测试，保证了测试结果的可靠性。请参阅图2，图2为本发明实施例提供的用于深层岩石土水势传感器的埋设装置3的结构示意图。用于深层岩石土水势传感器的埋设装置3包括土水势传感器31和岩芯32，岩芯32的一端开设有安装孔321，土水势传感器31设置于安装孔321内，且土水势传感器31与安装孔321过盈配合。需要说明的是，土水势传感器31与安装孔321之间能够采用原岩粉末填充以保证紧密贴合。需要说明的是，安装孔321大致呈圆柱形，与土水势传感器31的外形相匹配。在本实施例中，安装孔321的长为60mm，直径为15mm。可以理解的是，在其他实施例中，安装孔321的尺寸还可以为其他尺寸，需要保持与土水势传感器31能够紧密贴合，即土水势传感器31能够安装于安装孔321内后，即能够在安装孔321内保持相对安装孔321不动的状态。安装孔321即起到保护土水势传感器31的作用。图3所示为本发明实施例提供的用于深层岩石土水势传感器的埋设装置3的岩芯32的结构示意图，请结合参阅图2和图3。需要说明的是，测试孔21即取出岩芯32后所形成。岩芯32位于测试孔21内，且能够与测试孔21过盈配合，以使土水势传感器31能够深入岩石本体2内部，并保持岩芯32与测试孔21的紧密贴合，进行原位测试，以得到真实可靠的测试数据。岩芯32为取自岩石本体2的芯部位置的岩石，一般通过钻孔的方式制取。其中，岩石本体2位于待测量地层位置，岩石本体2即通常所说的原岩。需要说明的是，采用原岩岩芯32对土水势传感器31进行预封装，既保证了土水势传感器31周围介质与所需测试岩石完全一致，保证测试的可靠性，也能很好地保护易碎的陶瓷头传感器，且便于野外现场安装埋设，并能够对深层岩石进行测试。需要说明的是，岩芯32大致呈为圆柱形。且不限于圆柱形，还可以为长方体形或棱柱形等形状，只需能够开设安装孔321，以将土水势传感器31包覆即可。需要说明的是，在本实施例中，岩芯32的长为100-150mm，直径为50-110mm。可以理解的是，在其他实施例中，岩芯32还可以为其他尺寸，只需比土水势传感器31的尺寸大即可。进一步地，岩芯32远离开设安装孔321的一端的另一端开设有连接孔322，且连接孔322与安装孔321连通。需要说明的是，连接孔322大致呈圆柱形，能够允许土水势传感器31的连接线穿过其中。在本实施例中，连接孔322的长为40-90mm，直径为6mm。可以理解的是，在其他实施例中，连接孔322的尺寸还可以为其他尺寸，只需保证土水势传感器31与外部的连接线能够穿过即可。需要说明的是，连接孔322的孔径小于安装孔321的孔径。安装孔321与连接孔322的连接处形成一限位凸台图未示，土水势传感器31能够与该限位凸台接触，限位凸台用于限制土水势传感器31的移动。进一步地，岩芯32的外壁上设置有连接槽323。连接槽323用于与外部连接，便于将岩芯32准确的放置于测试孔21内，以便进行测试。当岩芯32完全防置于测试孔21内，直至到达测试孔21的底部时，对测试孔21的上部进行密封。一般采用原岩粉末进行密封，以保证进行长期测试的稳定性。岩芯32具有相对的第一端面324和第二端面325，连接槽323贯穿第一端面324和第二端面325。连接槽323大致呈长方体形，还可以为其他形状，例如圆形或三角形等形状，只需能够形成槽体即可。可以理解的是，在其他实施例中，连接槽323还可以不贯穿第一端面324和第二端面325。在本实施例中，连接槽323在岩芯32的外壁上为竖直状态，即竖直贯穿第一端面324和第二端面325。需要说明的是，连接槽323还可以呈斜向设置于岩芯32的外壁上，即斜向贯穿第一端面324和第二端面325。进一步地，连接槽323具有多个，多个连接槽323周向开设于岩芯32的外壁上。连接槽323的数量可以为二个、三个甚至更多个，在此不作具体限定，在本实施例中，连接槽323的数量为四个。图4所示为本发明实施例提供的用于深层岩石土水势传感器的埋设装置3的土水势传感器31的结构示意图，请结合参阅图2和图4。需要说明的是，土水势传感器31大致呈圆柱形，与安装孔321的外形相匹配。在本实施例中，土水势传感器31的长为60mm，直径为15mm。可以理解的是，在其他实施例中，土水势传感器31的尺寸还可以为其他尺寸，以采用的具体型号为准。土水势传感器31上设置有线缆311，线缆311的一端伸出连接孔322。线缆311的作用为将土水势传感器31的端部所检测的数据，以信号传递的方式传递出来。请继续参阅图2，用于深层岩石土水势传感器的埋设装置3还包括牵引绳33，牵引绳33伸入连接槽323，以能够带动岩芯32。牵引绳33伸入连接槽323中，即为将连接绳缠绕在连接槽323上即可，以将牵引绳33与岩芯32连接。在本实施例中，牵引绳33为吊装钢绳，且不限于钢绳，还可以为尼龙绳等，只需能够使岩芯32进入测试孔21内即可。以下介绍本实施例提供的用于深层岩石土水势传感器的埋设装置3的组装过程：将土水势传感器31伸入安装孔321内过盈配合，并将线缆311从连接孔322中伸出；将牵引绳33缠绕于连接槽323内。以下介绍本实施例提供的用于深层岩石土水势传感器的测试系统1的工作原理：通过从岩石本体2上取出岩芯32，再在岩芯32内开设安装孔321以安装土水势传感器31，再将安装有土水势传感器31的岩芯32放回岩石本体2所开设的测试孔21内过盈配合，使得土水势传感器31周边介质与所需测试岩石完全一致以达到介质平衡，以进行原位测试。综上所述，本发明提供的一种用于深层岩石土水势传感器的埋设装置3及测试系统，将土水势传感器31安装在所需测试岩层中取得的岩芯32上，通过在原岩岩芯32所开设的安装孔321内，使得土水势传感器31周边介质与所需测试岩石完全一致以达到介质平衡，保证测试数据的可靠性，并能够起到保护土水势传感器31的作用，且能够对深层岩石的基质吸力达到有效测试的目的。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种用于深层岩石土水势传感器的埋设装置，其特征在于，包括土水势传感器和岩芯，所述岩芯的一端开设有安装孔，所述土水势传感器设置于所述安装孔内，所述土水势传感器与所述安装孔过盈配合。2.根据权利要求1所述的用于深层岩石土水势传感器的埋设装置，其特征在于，所述岩芯远离开设所述安装孔的一端的另一端开设有连接孔，且所述连接孔与所述安装孔连通。3.根据权利要求2所述的用于深层岩石土水势传感器的埋设装置，其特征在于，所述连接孔的孔径小于所述安装孔的孔径。4.根据权利要求2所述的用于深层岩石土水势传感器的埋设装置，其特征在于，所述土水势传感器上设置有线缆，所述线缆的一端伸出所述连接孔。5.根据权利要求1所述的用于深层岩石土水势传感器的埋设装置，其特征在于，所述岩芯的外壁上设置有连接槽。6.根据权利要求5所述的用于深层岩石土水势传感器的埋设装置，其特征在于，所述岩芯具有相对的第一端面和第二端面，所述连接槽贯穿所述第一端面和所述第二端面。7.根据权利要求5所述的用于深层岩石土水势传感器的埋设装置，其特征在于，所述连接槽具有多个，多个所述连接槽周向开设于所述岩芯的外壁上。8.根据权利要求5所述的用于深层岩石土水势传感器的埋设装置，其特征在于，所述用于深层岩石土水势传感器的埋设装置还包括牵引绳，所述牵引绳伸入所述连接槽，以能够带动所述岩芯。9.根据权利要求1所述的用于深层岩石土水势传感器的埋设装置，其特征在于，所述岩芯为圆柱形。10.一种用于深层岩石土水势传感器的测试系统，其特征在于，包括岩石本体及如权利要求1-9任一项所述的用于深层岩石土水势传感器的埋设装置，所述岩石本体开设有测试孔，所述岩芯位于所述测试孔内，且与所述测试孔过盈配合。

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