專利名稱：一種預(yù)鉆式旁壓儀、自鉆式旁壓儀及自鉆式旁壓設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及土工勘察技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種預(yù)鉆式旁壓儀、自鉆式旁壓儀及自鉆式旁壓設(shè)備。
背景技術(shù)：
旁壓試驗(yàn)是利用安裝在旁壓儀上的彈性膜在土中的膨脹對(duì)周圍的土體施加均勻壓力，分析所記錄的壓力與土體變形量的關(guān)系推算出土體的強(qiáng)度、變形模量等土體力學(xué)性質(zhì)及多種巖土工程參數(shù)的一種原位測(cè)試方法。旁壓儀是開展旁壓試驗(yàn)的主要試驗(yàn)設(shè)備。原始旁壓儀使用水作為介質(zhì)，將水壓入旁壓儀后使彈性膜膨脹從而對(duì)土體施加壓力，所施加的壓力由壓力泵記錄，基于假設(shè)彈性膜以圓柱體形態(tài)膨脹，土體變形量可由壓入水的體積代表，但是由于原始旁壓儀內(nèi)部沒有任何測(cè)量裝置，很難精確測(cè)量壓入水的體積，而且膨脹膜在實(shí)際操作過程中并非均勻膨脹，由水的體積換算膨脹量的方法不能精確測(cè)量某一特定位置土的位移，因此原始旁壓儀的準(zhǔn)確性較低?，F(xiàn)代旁壓儀是在旁壓儀內(nèi)部安裝壓力及位移傳感器，從而能夠精確記錄對(duì)土體施加的壓力及土體的變形量，所測(cè)量及推導(dǎo)得到的巖土工程參數(shù)更精確可信；由于現(xiàn)代旁壓儀的內(nèi)部都安裝有傳感器及附屬電路結(jié)構(gòu)，所以目前主流旁壓儀普遍使用壓縮空氣或其他氣體而非水作為彈性膜的膨脹介質(zhì)，即向旁壓儀中壓入氣體從而使彈性膜膨脹。隨著近年來海 底水下工程(如海底隧道，橋梁基礎(chǔ)，海上風(fēng)力發(fā)電等)及垃圾填埋場(chǎng)改造項(xiàng)目的增多，巖土勘察人員經(jīng)常需要在如巖石地區(qū)、垃圾填埋場(chǎng)或海底進(jìn)行旁壓試驗(yàn)，復(fù)雜的土層及雜物會(huì)經(jīng)常刺穿彈性膜，由于目前主流旁壓儀大多使用氣體作為膨脹介質(zhì)，在彈性膜被刺穿后，氣體迅速排空從而導(dǎo)致旁壓試驗(yàn)被迫終止，導(dǎo)致整個(gè)旁壓試驗(yàn)失敗。同時(shí)海水、垃圾滲濾液或其它腐蝕性液體會(huì)從彈性膜穿孔部分進(jìn)入旁壓儀內(nèi)部，從而破壞或腐蝕內(nèi)部電路。旁壓儀經(jīng)常性損壞，不但使得旁壓儀維修成本升高，嚴(yán)重時(shí)更使得工程勘察項(xiàng)目延遲。此外，目前主流旁壓儀多使用手動(dòng)方法控制氣體進(jìn)入旁壓儀，也就說通過觀測(cè)旁壓儀的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)來判斷是否需要增加進(jìn)氣量或減少進(jìn)氣量，這樣做的缺點(diǎn)是在試驗(yàn)過程中增加了人為影響因素，使試驗(yàn)獲得的土體所受壓力-土體形變量曲線不平滑，從而導(dǎo)致隨后的數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生誤差。由于旁壓儀被置于地面下較深的位置，當(dāng)在地面上打開閥門使氣體進(jìn)入旁壓儀后，需要經(jīng)過一段時(shí)間，才可以通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)觀測(cè)到旁壓儀內(nèi)部壓力和體積的變化，對(duì)于不熟悉實(shí)驗(yàn)操作的人員，很容易誤認(rèn)為氣體進(jìn)入量不夠，而增加進(jìn)氣量，當(dāng)觀測(cè)到旁壓儀內(nèi)部壓力突然增加后，又馬上減小或關(guān)閉閥門，這樣就會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)曲線過于離散，而不能進(jìn)行隨后的分析，另外旁壓儀內(nèi)部的壓力突然增加或減小，也容易導(dǎo)致彈性膜破裂，從而使得旁壓試驗(yàn)完全失敗。綜上所述，雖然現(xiàn)代旁壓儀能夠精確測(cè)量施加給土體的壓力和土體的變形量，但是采用氣體作為膨脹介質(zhì)和采用手動(dòng)控制進(jìn)入旁壓儀的膨脹介質(zhì)量的方式卻給現(xiàn)代旁壓儀的使用帶來了很大限制。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例的主要目的在于提供一種預(yù)鉆式旁壓儀、自鉆式旁壓儀及自鉆式旁壓設(shè)備，以解決現(xiàn)有旁壓試驗(yàn)技術(shù)中采用氣體作為膨脹介質(zhì)易導(dǎo)致腐蝕性液體進(jìn)入旁壓儀，以及使用手動(dòng)方法控制進(jìn)入旁壓儀的膨脹介質(zhì)量容易導(dǎo)致旁壓試驗(yàn)質(zhì)量差及易失敗的缺陷。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種預(yù)鉆式旁壓儀，包括:試驗(yàn)裝置、控制裝置和輸油管；試驗(yàn)裝置具體包括主體筒、彈性膜、壓力傳感器和位移傳感器；控制裝置具體包括油箱、油泵、應(yīng)變控制器和數(shù)據(jù)分析器；其中，所述油泵分別連接輸油管和油箱，用于通過輸油管輸出所述油箱中的液壓油或?qū)⒁簤河突厥盏接拖渲校凰鲚斢凸艿囊欢诉B接油泵，另一端連接所述主體筒，用于向主體筒內(nèi)部輸入液壓油，或回收主體筒內(nèi)部的液壓油；所述主體筒的筒壁上設(shè)有第一通孔；所述彈性膜套設(shè)于所述主體筒外部，與主體筒的筒壁形成一封閉空間，該封閉空間通過所述第一通孔與主體筒內(nèi)部連通；當(dāng)輸油管向主體筒內(nèi)部輸入的液壓油通過第一通孔充入所述封閉空間時(shí)，該彈性膜膨脹，當(dāng)輸油管回收主體筒內(nèi)部的液壓油且所述封閉空間的液壓油通過第一通孔排出時(shí)，該彈性膜收縮，該彈性膜通過膨脹和收縮對(duì)被測(cè)土體施加壓力；所述壓力傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)，用于測(cè)量所述封閉空間內(nèi)的液壓油壓強(qiáng)；所述位移傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)且與彈性膜內(nèi)表面接觸，用于測(cè)量所述彈性膜的形變量；
`[0015]所述應(yīng)變控制器分別連接壓力傳感器、位移傳感器和油泵，用于獲取壓力傳感器和位移傳感器的測(cè)量結(jié)果，并根據(jù)所述測(cè)量結(jié)果控制油泵輸出和回收液壓油；所述數(shù)據(jù)分析器連接應(yīng)變控制器，用于獲取并記錄壓力傳感器和位移傳感器的測(cè)
量結(jié)果。優(yōu)選的，所述預(yù)鉆式旁壓儀中，所述油箱內(nèi)存儲(chǔ)的液壓油為可生物降解液壓油。優(yōu)選的，所述預(yù)鉆式旁壓儀中，所述油泵包括出油閥門和回油閥門；所述輸油管包括輸出油管和回收油管；所述預(yù)鉆式旁壓儀還包括數(shù)據(jù)線；所述輸出油管的一端連接出油閥門，另一端連接所述主體筒，所述油泵通過出油閥門和輸出油管將液壓油輸入到所述主體筒內(nèi)部；所述回收油管一端連接回油閥門，另一端連接所述主體筒，所述油泵通過回油閥門和回收油管回收所述主體筒內(nèi)部的液壓油；所述數(shù)據(jù)線穿設(shè)于所述輸出油管和主體筒內(nèi)部，并穿過所述第一通孔，其一端連接所述應(yīng)變控制器，另一端分別連接所述壓力傳感器和位移傳感器，用于將壓力傳感器和位移傳感器的測(cè)量結(jié)果傳輸給所述應(yīng)變控制器。優(yōu)選的，所述預(yù)鉆式旁壓儀中，所述試驗(yàn)裝置具體還包括:器件倉、上卡圈、下卡圈；其中，[0023]所述器件倉為筒狀結(jié)構(gòu)，固定套設(shè)于主體筒外部，與主體筒的筒壁形成第一封閉空間，器件倉的兩端分別與上卡圈和下卡圈固定連接，器件倉的筒壁上設(shè)置有第二通孔，所述第一封閉空間通過所述第一通孔與主體筒內(nèi)部連通；所述彈性膜套設(shè)于所述器件倉外部，與器件倉的筒壁形成第二封閉空間，彈性膜的兩端分別固定于器件倉與上卡圈和下卡圈的連接處，所述第一封閉空間與第二封閉空間通過第二通孔連通并共同組成所述封閉空間；所述壓力傳感器固定裝設(shè)于所述第一封閉空間內(nèi)；所述位移傳感器固定裝設(shè)于所述第一封閉空間內(nèi)，并穿過所述第二通孔伸入第二封閉空間內(nèi)與彈性膜內(nèi)表面接觸；當(dāng)輸油管向主體筒內(nèi)部輸入的液壓油通過第一通孔充入所述第一封閉空間，并通過所述第二通孔充入第二封閉空間時(shí)，所述彈性膜膨脹；當(dāng)輸油管回收主體筒內(nèi)部的液壓油，所述第二封閉空間的液壓油通過第二通孔排出至第一封閉空間，再由第一封閉空間排出至主體筒內(nèi)部時(shí)，所述彈性膜收縮。優(yōu)選的，所述預(yù)鉆式旁壓儀中，所述試驗(yàn)裝置還包括彈性膜保護(hù)套、上固定環(huán)和下固定環(huán)；其中，所述上固定環(huán)與所述上卡圈固定連接；所述下固定環(huán)與所述下卡圈固定連接；所述彈性膜保護(hù)套為籠狀結(jié)構(gòu)，套設(shè)于所述彈性膜外部，其兩端分別固定于上固定環(huán)與上卡圈和下固定環(huán)與下卡圈的連接處，用于保護(hù)彈性膜。
一種自鉆式旁壓儀，包括:試驗(yàn)裝置、控制裝置和輸油管；試驗(yàn)裝置具體包括外層套筒、內(nèi)層套筒、鉆頭、彈性膜、壓力傳感器、位移傳感器、透水石和孔隙水壓力傳感器；控制裝置具體包括油箱、油泵、應(yīng)變控制器和數(shù)據(jù)分析器；其中，所述外層套筒的內(nèi)徑大于內(nèi)層套筒的外徑，套設(shè)于內(nèi)層套筒外部；所述鉆頭固定連接內(nèi)層套筒的下端，用于在內(nèi)層套筒的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；所述彈性膜套設(shè)于外層套筒外部，與外層套筒的筒壁形成一封閉空間，該彈性膜在所述封閉空間內(nèi)充入液壓油時(shí)膨脹，排出所述封閉空間的液壓油時(shí)收縮，通過膨脹和收縮對(duì)被測(cè)土體施加壓力；所述油泵分別連接輸油管和油箱，用于通過輸油管輸出所述油箱中的液壓油或?qū)⒁簤河突厥盏接拖渲?；所述輸油管的一端連接油泵，另一端伸入所述封閉空間內(nèi)；所述壓力傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)，用于測(cè)量所述封閉空間內(nèi)的液壓油壓強(qiáng)；所述位移傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)且與彈性膜內(nèi)表面接觸，用于測(cè)量所述彈性膜的形變量；所述孔隙水壓力傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)；所述透水石穿過所述彈性膜且與彈性膜表面密閉連接，其一端與被測(cè)土體接觸，另一端與所述孔隙水壓力傳感器連通；所述孔隙水壓力傳感器用于測(cè)量通過所述透水石滲透的被測(cè)土體孔隙水的壓強(qiáng)；所述應(yīng)變控制器分別連接壓力傳感器、位移傳感器、孔隙水壓力傳感器和油泵，用于獲取壓力傳感器、位移傳感器和孔隙水壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果，并根據(jù)所述測(cè)量結(jié)果控制油栗輸出和回收液壓油；所述數(shù)據(jù)分析器連接應(yīng)變控制器，用于獲取并記錄壓力傳感器、位移傳感器和孔隙水壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果；使用時(shí)，所述試驗(yàn)裝置置于鉆孔中，所述控制裝置置于所述鉆孔之外；所述外層套筒的上端與外部鉆進(jìn)裝置的外層鉆桿固定連接；所述內(nèi)層套筒的上端與所述外部鉆進(jìn)裝置的內(nèi)層鉆桿固定連接，在所述內(nèi)層鉆桿的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)；所述內(nèi)層套筒的內(nèi)部用于輸送循環(huán)水到鉆頭，所述外層套筒與內(nèi)層套筒之間的空隙用于排出鉆頭的循環(huán)水。優(yōu)選的，所述自鉆式旁壓儀中，所述油箱內(nèi)存儲(chǔ)的液壓油為可生物降解液壓油。優(yōu)選的，所述自鉆式旁壓儀中，所述油泵包括出油閥門和回油閥門；所述輸油管包括輸出油管和回收油管；所述自鉆式旁壓儀還包括數(shù)據(jù)線；所述輸出油管的一端連接出油閥門，另一端伸入所述封閉空間內(nèi)，所述油泵通過出油閥門和輸出油管將液壓油輸入到所述封閉空間內(nèi)；所述回收油管一端連接回油閥門，另一端伸入所述封閉空間內(nèi)，所述油泵通過回油閥門和回收油管回收所述封閉空間內(nèi)的液壓油；所述數(shù)據(jù)線穿設(shè)于輸出油管內(nèi)，并深入所述封閉空間內(nèi)，其一端連接所述應(yīng)變控制器，另一端分別連接所述壓力傳感器、位移傳感器和孔隙水壓力傳感器，用于將壓力傳感器、位移傳感器和孔隙水壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果傳輸給所述應(yīng)變控制器。優(yōu)選的，所述自鉆 式旁壓儀中，所述試驗(yàn)裝置具體還包括:器件倉、上卡圈、下卡圈；其中，所述器件倉為筒狀結(jié)構(gòu)，固定套設(shè)于外層套筒外部，與外層套筒的筒壁形成第一封閉空間，器件倉的兩端分別與上卡圈和下卡圈固定連接，器件倉的筒壁上設(shè)置有通孔；所述彈性膜套設(shè)于所述器件倉外部，與器件倉的筒壁形成第二封閉空間，彈性膜的兩端分別固定于器件倉與上卡圈和下卡圈的連接處，所述第一封閉空間與第二封閉空間通過所述通孔連通并共同組成所述封閉空間；所述壓力傳感器固定裝設(shè)于所述第一封閉空間內(nèi)；所述位移傳感器固定裝設(shè)于所述第一封閉空間內(nèi)，并穿過所述通孔伸入第二封閉空間內(nèi)與彈性膜內(nèi)表面接觸；所述孔隙水壓力傳感器固定裝設(shè)于所述第一封閉空間內(nèi)；所述透水石穿過彈性膜并固定裝設(shè)于器件倉的筒壁上，其另一端通過一穿設(shè)于所述器件倉筒壁上的管道與所述孔隙水壓力傳感器連通；所述輸油管的一端連接油泵，另一端伸入所述第一封閉空間內(nèi)；當(dāng)輸油管向所述第一封閉空間中輸入的液壓油通過所述通孔充入第二封閉空間時(shí)，所述彈性膜膨脹，當(dāng)輸油管回收第一封閉空間內(nèi)的液壓油且第二封閉空間內(nèi)的液壓油通過所述通孔排出至第一封閉空間時(shí)，所述彈性模收縮。優(yōu)選的，所述自鉆式旁壓儀中，所述試驗(yàn)裝置還包括彈性膜保護(hù)套、上固定環(huán)和下固定環(huán)；其中，所述上固定環(huán)與所述上卡圈固定連接；所述下固定環(huán)與所述下卡圈固定連接；所述彈性膜保護(hù)套為籠狀結(jié)構(gòu)，套設(shè)于所述彈性膜外部，其兩端分別固定于上固定環(huán)與上卡圈和下固定環(huán)與下卡圈的連接處，用于保護(hù)彈性膜。一種自鉆式旁壓設(shè)備，包括:自鉆式旁壓儀、鉆進(jìn)裝置、水循環(huán)裝置和動(dòng)力裝置；所述自鉆式旁壓儀包括試驗(yàn)裝置、控制裝置和輸油管；試驗(yàn)裝置具體包括外層套筒、內(nèi)層套筒、鉆頭、彈性膜、壓力傳感器、位移傳感器、透水石和孔隙水壓力傳感器；控制裝置具體包括油箱、油泵、應(yīng)變控制器和數(shù)據(jù)分析器；其中，所述外層套筒的內(nèi)徑大于內(nèi)層套筒的外徑，套設(shè)于內(nèi)層套筒外部；所述鉆頭固定連接內(nèi)層套筒的下端，用于在內(nèi)層套筒的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；所述彈性膜套設(shè)于外層套筒外部，與外層套筒的筒壁形成一封閉空間，該彈性膜在所述封閉空間內(nèi)充入液壓油時(shí)膨脹，排出所述封閉空間的液壓油時(shí)收縮，通過膨脹和收縮對(duì)被測(cè)土體施加壓力；所述油泵分別連接輸油管和油箱，用于通過輸油管輸出所述油箱中的液壓油或?qū)⒁簤河突厥盏接拖渲校凰鲚斢凸艿囊欢诉B接油泵，另一端伸入所述封閉空間內(nèi)；所述壓力傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)，用于測(cè)量所述封閉空間內(nèi)的液壓油壓強(qiáng)；所述位移傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)且與彈性膜內(nèi)表面接觸，用于測(cè)量所述彈性膜的形變量；所述孔隙水壓力傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)；所述透水石穿過所述彈性膜且與彈性膜表面密閉連接，其一端與被測(cè)土體接觸，另一端與所述孔隙水壓力傳感器連通；所述孔隙水壓力傳感器用于測(cè)量通 過所述透水石滲透的被測(cè)土體孔隙水的壓強(qiáng)；所述應(yīng)變控制器分別連接壓力傳感器、位移傳感器、孔隙水壓力傳感器和油泵，用于獲取壓力傳感器、位移傳感器和孔隙水壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果，并根據(jù)所述測(cè)量結(jié)果控制油栗輸出和回收液壓油；所述數(shù)據(jù)分析器連接應(yīng)變控制器，用于獲取并記錄壓力傳感器、位移傳感器和孔隙水壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果；所述鉆進(jìn)裝置包括鉆機(jī)、外層鉆桿和內(nèi)層鉆桿；其中，所述鉆機(jī)具有可垂直升降的升降機(jī)構(gòu)；外層鉆桿的下端固定連接所述外層套筒；內(nèi)層鉆桿的外徑小于所述外層鉆桿的內(nèi)徑，裝設(shè)于外層鉆桿內(nèi)部，其上端樞接所述升降機(jī)構(gòu)，下端固定連接所述內(nèi)層套筒；所述水循環(huán)裝置包括水箱、水泵、輸出水管、回收水管；其中，所述水泵連接水箱；輸出水管分別連接水泵和所述內(nèi)層鉆桿；回收水管分別連接水箱和所述外層鉆桿；動(dòng)力裝置分別連接所述鉆進(jìn)裝置和水循環(huán)裝置，用于為鉆機(jī)和水泵提供動(dòng)力；使用時(shí)，所述試驗(yàn)裝置置于鉆孔中，所述控制裝置置于所述鉆孔之外；所述鉆機(jī)通過控制升降機(jī)構(gòu)垂直升降以帶動(dòng)外層鉆桿和內(nèi)層鉆桿垂直上升或下降，并且鉆機(jī)通過控制內(nèi)層鉆桿和內(nèi)層套筒旋轉(zhuǎn)以帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)；所述水泵通過輸出水管和內(nèi)層鉆桿將水箱中的水輸送到鉆頭，并通過外層鉆桿和內(nèi)層鉆桿的空隙以及回收水管將輸出的水回收至水箱。借助于上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型提供的預(yù)鉆式旁壓儀、自鉆式旁壓儀以及自鉆式旁壓設(shè)備采用控制裝置控制進(jìn)入彈性膜的液壓油流量多少，并采用液壓油作為膨脹介質(zhì)，在旁壓試驗(yàn)中，控制裝置能根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)量得到的彈性膜膨脹量和壓力大小來控制進(jìn)入彈性膜的液壓油流量，從而可以使彈性膜膨脹程度穩(wěn)定變化，不僅能夠避免彈性膜因膨脹不均而導(dǎo)致破裂的現(xiàn)象發(fā)生，而且能夠確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)性，同時(shí)如果彈性膜損壞，則液壓油可保護(hù)旁壓儀內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)不受外界液體侵入而導(dǎo)致被腐蝕，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型實(shí)施例大大降低了人為影響因素，減小了試驗(yàn)誤差，保證了旁壓試驗(yàn)的正常進(jìn)行。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的預(yù)鉆式旁壓儀中試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例四提供的自鉆式旁壓儀中試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例六提供的自鉆式旁壓設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的預(yù)鉆式旁壓儀獲得的土體所受壓力-土體形變量曲線示意圖。圖5是依據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例六提供的自鉆式旁壓設(shè)備獲得的土體所受壓力-土體形變量曲線示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí) 施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。鑒于現(xiàn)有的旁壓試驗(yàn)技術(shù)采用氣體作為膨脹介質(zhì)以及使用手動(dòng)方法控制進(jìn)入旁壓儀的膨脹介質(zhì)量容易導(dǎo)致旁壓試驗(yàn)失敗，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種預(yù)鉆式旁壓儀、自鉆式旁壓儀以及自鉆式旁壓設(shè)備，用以克服上述現(xiàn)有旁壓試驗(yàn)技術(shù)的缺陷。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例一本實(shí)施例提供一種預(yù)鉆式旁壓儀，該預(yù)鉆式旁壓儀包括:試驗(yàn)裝置、控制裝置和輸油管；試驗(yàn)裝置具體包括主體筒、彈性膜、壓力傳感器和位移傳感器；控制裝置具體包括油箱、油泵、應(yīng)變控制器和數(shù)據(jù)分析器；其中，所述油泵分別連接輸油管和油箱，用于通過輸油管輸出所述油箱中的液壓油或?qū)⒁簤河突厥盏接拖渲校凰鲚斢凸艿囊欢诉B接油泵，另一端連接所述主體筒，用于向主體筒內(nèi)部輸入液壓油，或回收主體筒內(nèi)部的液壓油；所述主體筒的筒壁上設(shè)有第一通孔；所述彈性膜套設(shè)于所述主體筒外部，與主體筒的筒壁形成一封閉空間，該封閉空間通過所述第一通孔與主體筒內(nèi)部連通；當(dāng)輸油管向主體筒內(nèi)部輸入的液壓油通過第一通孔充入所述封閉空間時(shí)，該彈性膜膨脹，當(dāng)輸油管回收主體筒內(nèi)部的液壓油且所述封閉空間的液壓油通過第一通孔排出時(shí)，該彈性膜收縮，該彈性膜通過膨脹和收縮對(duì)被測(cè)土體施加壓力；所述壓力傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)，用于測(cè)量所述封閉空間內(nèi)的液壓油壓強(qiáng)；所述位移傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)且與彈性膜內(nèi)表面接觸，用于測(cè)量所述彈性膜的形變量；所述應(yīng)變控制器分別連接壓力傳感器、位移傳感器和油泵，用于獲取壓力傳感器和位移傳感器的測(cè)量結(jié)果，并根據(jù)所述測(cè)量結(jié)果控制油泵輸出和回收液壓油；所述數(shù)據(jù)分析器連接應(yīng)變控制器，用于獲取并記錄壓力傳感器和位移傳感器的測(cè)量結(jié)果，根據(jù)壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果確定所述彈性膜施加給被測(cè)土體的壓力大小，根據(jù)位移傳感器的測(cè)量結(jié)果確定被測(cè)土體的土體形變量，分析被測(cè)土體的形變量與所受壓力大小之間的關(guān)系。具體的，本實(shí)施例中，主體筒可以采用銅質(zhì)材料制作；彈性膜應(yīng)采用具有較好的膨脹收縮性能的彈性材料，例如可以采用現(xiàn)有旁壓儀常用的橡膠材料制作；壓力傳感器可采用工業(yè)中常用的能夠測(cè)量壓力并將測(cè)量結(jié)果以電信號(hào)的形式傳輸出去的傳感器實(shí)現(xiàn)；位移傳感器可采用工業(yè)中常用的能夠測(cè)量位移并將測(cè)量結(jié)果以電信號(hào)的形式傳輸出去的傳感器實(shí)現(xiàn)；輸油管為需要從鉆孔外伸入鉆孔內(nèi)為旁壓儀提供液壓油的管狀結(jié)構(gòu)，抗壓和抗磨損力需較強(qiáng)，可承受內(nèi)部液壓油的壓力和外部土體的摩擦力，可采用石油工業(yè)中使用的深井電纜作為輸油管。本實(shí)施例中，應(yīng)變控制器應(yīng)具有以下功能:接收壓力傳感器和位移傳感器傳輸?shù)南鄳?yīng)電信號(hào)，能夠根據(jù)壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果確定彈性膜膨脹的壓力大小，根據(jù)位移傳感器的測(cè)量結(jié)果確定彈性膜的膨脹程度，在確保彈性膜不膨脹過度并保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)連續(xù)的情況下，控制油泵是否需要輸出液壓油，以及輸出液壓油的流量多少；具體實(shí)施中，應(yīng)變控制器可以為具有相應(yīng)數(shù)據(jù)處理程序的微型計(jì)算機(jī)、芯片等實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例中，數(shù)據(jù) 分析器應(yīng)具有以下功能:獲取并存儲(chǔ)在整個(gè)旁壓試驗(yàn)過程中壓力傳感器和位移傳感器測(cè)量得到的結(jié)果；根據(jù)壓力傳感器測(cè)量得到的結(jié)果確定被測(cè)土體所受的壓力大小，根據(jù)位移傳感器測(cè)量得到的結(jié)果確定被測(cè)土體的形變量，分析被測(cè)土體形變量與所受壓力大小之間的關(guān)系，進(jìn)而獲得更多的土體力學(xué)參數(shù)，如內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角、膨脹角、剛度、強(qiáng)度等；具體實(shí)施中，應(yīng)變控制器可以為具有存儲(chǔ)及進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)處理功能的微型計(jì)算機(jī)、芯片等實(shí)現(xiàn)。由于本實(shí)施例提供的預(yù)鉆式旁壓儀自身不具備鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)，因此在使用本實(shí)施例提供的預(yù)鉆式旁壓儀時(shí)，需要預(yù)先采用該預(yù)鉆式旁壓儀之外的鉆進(jìn)設(shè)備進(jìn)行鉆孔，然后借助于鉆進(jìn)設(shè)備的鉆桿及升降機(jī)構(gòu)等裝置，將所述試驗(yàn)裝置置于鉆孔中，執(zhí)行旁壓試驗(yàn)，同時(shí)所述鉆孔外的控制裝置及分析系統(tǒng)執(zhí)行旁壓試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集及分析任務(wù)。本實(shí)施例提供的預(yù)鉆式旁壓儀采用應(yīng)變控制器控制進(jìn)入彈性膜的液壓油流量多少，工作時(shí)，應(yīng)變控制器能根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)量得到的彈性膜膨脹量和壓力大小來控制進(jìn)入彈性膜的液壓油流量，從而可以使彈性膜的膨脹程度穩(wěn)定變化，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)性，降低了人為影響因素，減小了試驗(yàn)誤差；此外，本實(shí)施例提供的預(yù)鉆式旁壓儀采用液壓油作為膨脹介質(zhì)，工作過程中，如果彈性膜損壞，液壓油不會(huì)像氣體型的膨脹介質(zhì)一樣會(huì)迅速漏離彈性膜，可以避免外界液體侵入彈性膜而導(dǎo)致旁壓儀內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)受到腐蝕，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)施例能夠較好地實(shí)施旁壓試驗(yàn)，獲得更連續(xù)的試驗(yàn)結(jié)果，從而能夠獲得反應(yīng)真實(shí)土體的力學(xué)參數(shù)。優(yōu)選的，所述油箱內(nèi)存儲(chǔ)的液壓油為可生物降解液壓油。具體的，本實(shí)施例采用可生物降解液壓油作為膨脹介質(zhì)，將可生物降解液壓油壓入旁壓儀的彈性膜中時(shí)，即使在旁壓儀工作過程中彈性膜損壞，此種液壓油泄漏到被測(cè)土體(例如地下水環(huán)境或海洋環(huán)境)中，可與自然界的微生物發(fā)生反應(yīng)而降解成為無毒無害的物質(zhì)，不會(huì)污染土壤環(huán)境，具有較好的環(huán)境保護(hù)效果。優(yōu)選的，所述油泵包括出油閥門和回油閥門；所述輸油管包括輸出油管和回收油管；所述預(yù)鉆式旁壓儀還包括數(shù)據(jù)線；所述輸出油管的一端連接出油閥門，另一端連接所述主體筒，所述油泵通過出油閥門和輸出油管將液壓油輸入到所述主體筒內(nèi)部；所述回收油管一端連接回油閥門，另一端連接所述主體筒，所述油泵通過回油閥門和回收油管回收所述主體筒內(nèi)部的液壓油；所述數(shù)據(jù)線穿設(shè)于所述輸出油管和主體筒內(nèi)部，并穿過所述第一通孔，其一端連接所述應(yīng)變控制器，另一端分別連接所述壓力傳感器和位移傳感器，用于將壓力傳感器和位移傳感器的測(cè)量結(jié)果傳輸給所述應(yīng)變控制器。具體的，本實(shí)施例通過設(shè)置出油閥門和回油閥門，以及輸出油管和回收油管，實(shí)現(xiàn)了將向彈性膜中輸入液壓油和從彈性膜中回收液壓油的輸油管路分開設(shè)置，能夠更好地在旁壓試驗(yàn)中控制液壓油的輸入回收情況，從而更好地控制彈性膜的膨脹程度，保證試驗(yàn)結(jié)果的連續(xù)性，避免彈性膜因膨脹不均而導(dǎo)致破裂的現(xiàn)象發(fā)生。具體的，為了保證壓力傳感器和位移傳感器能夠?qū)y(cè)量結(jié)果以相應(yīng)信號(hào)的方式安全傳輸給應(yīng)變控制器，本實(shí) 施例提供數(shù)據(jù)線將壓力傳感器和位移傳感器連接至應(yīng)變控制器，并令數(shù)據(jù)線穿過輸出油管，以保護(hù)數(shù)據(jù)線由鉆孔外深入到鉆孔內(nèi)時(shí)不被外界干擾。優(yōu)選的，所述試驗(yàn)裝置具體還包括:器件倉、上卡圈、下卡圈；其中，所述器件倉為筒狀結(jié)構(gòu)，固定套設(shè)于主體筒外部，與主體筒的筒壁形成第一封閉空間，器件倉的兩端分別與上卡圈和下卡圈固定連接，器件倉的筒壁上設(shè)置有第二通孔，所述第一封閉空間通過所述第一通孔與主體筒內(nèi)部連通；所述彈性膜套設(shè)于所述器件倉外部，與器件倉的筒壁形成第二封閉空間，彈性膜的兩端分別固定于器件倉與上卡圈和下卡圈的連接處，所述第一封閉空間與第二封閉空間通過第二通孔連通并共同組成所述封閉空間；所述壓力傳感器固定裝設(shè)于所述第一封閉空間內(nèi)；所述位移傳感器固定裝設(shè)于所述第一封閉空間內(nèi)，并穿過所述第二通孔伸入第二封閉空間內(nèi)與彈性膜內(nèi)表面接觸；當(dāng)輸油管向主體筒內(nèi)部輸入的液壓油通過第一通孔充入所述第一封閉空間，并通過所述第二通孔充入第二封閉空間時(shí)，所述彈性膜膨脹；當(dāng)輸油管回收主體筒內(nèi)部的液壓油，所述第二封閉空間的液壓油通過第二通孔排出至第一封閉空間，再由第一封閉空間排出至主體筒內(nèi)部時(shí)，所述彈性膜收縮。具體的，器件倉、上卡圈和下卡圈可以采用銅質(zhì)材料制作；主體筒與上卡圈和下卡圈之間可以采用螺紋連接或卡接方式固定連接；設(shè)置器件倉的目的是支撐彈性膜的形狀，使彈性膜能夠以均勻的圓柱體形態(tài)膨脹，同時(shí)能夠保護(hù)壓力傳感器和位移傳感器正常工作。優(yōu)選的，所述試驗(yàn)裝置還包括彈性膜保護(hù)套、上固定環(huán)和下固定環(huán)；其中，所述上固定環(huán)與所述上卡圈固定連接；所述下固定環(huán)與所述下卡圈固定連接；所述彈性膜保護(hù)套為籠狀結(jié)構(gòu)，套設(shè)于所述彈性膜外部，其兩端分別固定于上固定環(huán)與上卡圈和下固定環(huán)與下卡圈的連接處，用于保護(hù)彈性膜。具體的，彈性膜保護(hù)套為由多條金屬條片制成的燈籠狀結(jié)構(gòu)，在彈性膜沒有膨脹時(shí)，構(gòu)成該彈性膜保護(hù)套的金屬條片聚攏并貼在彈性膜外表面，隨著彈性膜膨脹，各金屬條片展開，用于保護(hù)彈性膜不被被測(cè)土體中的硬質(zhì)物體劃傷。實(shí)施例二本實(shí)施例提供一具體的預(yù)鉆式旁壓儀，如圖1所示，該預(yù)鉆式旁壓儀包括:主體筒101、彈性膜102、壓力傳感器103、位移傳感器104、器件倉105、上卡圈106、下卡圈107、彈性膜保護(hù)套108、油箱109、油泵110、應(yīng)變控制器111、數(shù)據(jù)分析器112、輸出油管113、回收油管114、數(shù)據(jù)線115、上固定環(huán)118、下固定環(huán)119、電子儀器倉120 ;油泵110具體包括出油閥門IlOA和回油閥門IlOB ；其中，主體筒101、彈性膜102、壓力傳感器103、位移傳感器104、器件倉105、上卡圈106、下卡圈107、彈性膜保護(hù)套108、上固定環(huán)118、下固定環(huán)119和電子儀器倉120共同組成該預(yù)鉆式旁壓儀的試驗(yàn)裝置；油箱109、油泵110、應(yīng)變控制器111和數(shù)據(jù)分析器112共同組成該預(yù)鉆式旁壓儀的控·制裝置；油箱109中存儲(chǔ)有可生物降解液壓油；本實(shí)施例中各器件的連接關(guān)系如下:主體筒101、器件倉105和彈性膜保護(hù)套108都為銅質(zhì)筒狀結(jié)構(gòu)；主體筒101的筒壁上設(shè)置有第一通孔116 ;器件倉105固定套設(shè)于主體筒101外部，其上下兩端分別與上卡圈106和下卡圈107卡接固定，器件倉105的內(nèi)筒壁與主體筒I 01的外筒壁形成第一封閉空間，第一封閉空間與主體筒101的內(nèi)部通過第一通孔116連通，器件倉105的筒壁上設(shè)置有第二通孔117 ;彈性膜102為筒狀橡膠彈性膜，套設(shè)于器件倉105外部,其上端被上卡圈106和器件倉105夾住固定,下端被下卡圈107和器件倉105夾住固定,彈性膜102內(nèi)表面與器件倉105的外筒壁形成第二封閉空間,第一封閉空間與第二封閉空間通過第二通孔117連通；彈性膜保護(hù)套108為籠狀結(jié)構(gòu)，套設(shè)于彈性膜102的外部,其上端被上端被上固定環(huán)118和上卡圈106夾住固定,下端被下固定環(huán)119和下卡圈107夾住固定，彈性膜保護(hù)套108能夠保護(hù)彈性膜102免受被測(cè)土中的鋒利物質(zhì)破壞；壓力傳感器103固定于主體筒101的外筒壁上，通過數(shù)據(jù)線115電連接應(yīng)變控制器111 ；位移傳感器104固定于主體筒101的外筒壁上，通過數(shù)據(jù)線115電連接應(yīng)變控制器111，位移傳感器104的彈片結(jié)構(gòu)穿過第二通孔117伸入第二封閉空間內(nèi)與彈性膜102的內(nèi)表面接觸；電子儀器倉120固定于主體筒的下端，其內(nèi)部裝設(shè)有各種輔助預(yù)鉆式旁壓儀工作的儀器(如定位儀器等)，這些儀器通過數(shù)據(jù)線115連接應(yīng)變控制器111 ;輸出油管113 —端連接油泵110的出油閥門110A，另一端連接主體筒，用于向主體筒內(nèi)部輸入可生物降解液壓油，同時(shí)數(shù)據(jù)線115穿設(shè)于輸出油管113中，輸出油管113能夠保護(hù)數(shù)據(jù)線115不受外界環(huán)境干擾；回收油管114 一端連接油泵110的回油閥門110B，另一端連接主體筒，用于回收主體筒內(nèi)部的可生物降解液壓油；數(shù)據(jù)分析器112電連接應(yīng)變控制器111 ；[0126]本實(shí)施例提供的預(yù)鉆式旁壓儀的工作過程如下:步驟S11，首先利用該預(yù)鉆式旁壓儀之外的鉆進(jìn)設(shè)備進(jìn)行鉆孔，然后將鉆進(jìn)設(shè)備的鉆桿與該預(yù)鉆式旁壓儀的主體筒固定連接，借助鉆進(jìn)設(shè)備的升降機(jī)構(gòu)，將該預(yù)鉆式旁壓儀的試驗(yàn)裝置送入預(yù)先鉆好的鉆孔中，到達(dá)預(yù)定測(cè)試位置后，開啟控制裝置；步驟S12，油泵110將油箱109中的可生物降解液壓油泵入主體筒101內(nèi)部，隨著泵入液壓油的增多，液壓油通過第一通孔116充入器件倉105與主體筒101的筒壁圍成的第一封閉空間內(nèi)，隨著第一封閉空間內(nèi)液壓油的增多，液壓油通過第二通孔117流入彈性膜102與器件倉105的筒壁圍成的第二封閉空間內(nèi)；在該過程中，剛開始彈性膜102未發(fā)生形變，位移傳感器104的彈片結(jié)構(gòu)處于壓縮狀態(tài)，隨著彈性膜102發(fā)生膨脹，位移傳感器104的彈片結(jié)構(gòu)開始伸展，位移傳感器104通過自身彈片結(jié)構(gòu)的形變來確定彈性膜102的形變量；同時(shí)，壓力傳感器103測(cè)量第一封閉空間中的液壓油壓強(qiáng)；步驟S13，待彈性膜102膨脹到一定程度時(shí)，應(yīng)變控制器111控制油泵110停止輸出可生物降解液壓油，當(dāng)確定彈性膜102內(nèi)部的壓力穩(wěn)定后，應(yīng)變控制器111控制油泵110回收彈性膜中的可生物降解液壓油，此時(shí)由于彈性膜102內(nèi)的壓力很大，會(huì)有一部分液壓油被直接壓出并通過回收油管114返回油箱109中，當(dāng)確定彈性膜102內(nèi)的壓力降低到一定程度時(shí)，停止回收液壓油；再次確定彈性膜102內(nèi)的壓力穩(wěn)定后，應(yīng)變控制器111再次控制油泵110輸出可生物降解液壓油，待確 定彈性膜102內(nèi)部的壓力恢復(fù)到回收液壓油之前的壓力時(shí)，第一個(gè)回滯圈操作完成；按照旁壓試驗(yàn)要求完成的回滯圈操作次數(shù)(旁壓試驗(yàn)一般要求完成至少兩個(gè)回滯圈操作)，重復(fù)上述步驟S12和步驟S13 ；需要指出的是，執(zhí)行每一回滯圈的過程中，應(yīng)變控制器111通過數(shù)據(jù)線115實(shí)時(shí)獲取壓力傳感器103和位移傳感器104的測(cè)量結(jié)果，并根據(jù)實(shí)時(shí)獲得的結(jié)果確定彈性膜的形變量和彈性膜內(nèi)部液壓油的壓強(qiáng)大小，同時(shí)控制進(jìn)入彈性膜102的液壓油流量，使得彈性膜的膨脹程度穩(wěn)定變化，不僅降低由于彈性膜102內(nèi)部壓力突變而導(dǎo)致?lián)p壞的可能性，而且確保了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)性；此外，數(shù)據(jù)分析器112通過應(yīng)變控制器111獲取并記錄壓力傳感器103和位移傳感器104的測(cè)量結(jié)果，并根據(jù)壓力傳感器103測(cè)量得到的結(jié)果確定被測(cè)土體所受的壓力大小，根據(jù)位移傳感器104測(cè)量得到的結(jié)果確定被測(cè)土體的形變量，分析被測(cè)土體的形變量與所受壓力大小之間的關(guān)系，進(jìn)而獲得更多土體的力學(xué)參數(shù)，如內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角、膨脹角、剛度、強(qiáng)度等；步驟S14，完成旁壓試驗(yàn)規(guī)定的所有回滯圈操作之后，應(yīng)變控制器111控制油泵110回收可生物降解液壓油，在此過程開始時(shí)，由于彈性膜102內(nèi)的壓力較大，會(huì)有一部分可生物降解液壓油被直接壓出并返回油箱109中，但是隨著彈性膜102內(nèi)的壓力減小，而液壓油又具有一定的自重，僅靠彈性膜102的內(nèi)部壓力已不可能繼續(xù)將剩余的液壓油壓回油箱109，此時(shí)，應(yīng)變控制器111開啟油泵110的抽油功能，將彈性膜內(nèi)剩余的可生物降解液壓油抽回油箱109中，從而使彈性膜102完全收縮；步驟S15，待彈性膜102完全收縮后，借助外部鉆進(jìn)設(shè)備的鉆桿，收回鉆孔中該預(yù)鉆式旁壓儀的試驗(yàn)裝置；步驟S16，數(shù)據(jù)分析器112根據(jù)本次旁壓試驗(yàn)中所記錄的壓力傳感器103和位移傳感器104的測(cè)量結(jié)果，分析被測(cè)土體的形變量與所受壓力大小之間的關(guān)系，繪制出如圖4所示的土體所受壓力-土體形變量曲線；結(jié)束本次旁壓試驗(yàn)。實(shí)施例三本實(shí)施例提供一種自鉆式旁壓儀，該自鉆式旁壓儀包括:試驗(yàn)裝置、控制裝置和輸油管；試驗(yàn)裝置具體包括外層套筒、內(nèi)層套筒、鉆頭、彈性膜、壓力傳感器、位移傳感器、透水石和孔隙水壓力傳感器；控制裝置具體包括油箱、油泵、應(yīng)變控制器和數(shù)據(jù)分析器；其中，所述外層套筒的內(nèi)徑大于內(nèi)層套筒的外徑，套設(shè)于內(nèi)層套筒外部；所述鉆頭固定連接內(nèi)層套筒的下端，用于在內(nèi)層套筒的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；所述彈性膜套設(shè)于外層套筒外部，與外層套筒的筒壁形成一封閉空間，該彈性膜在所述封閉空間內(nèi)充入液壓油時(shí)膨脹，排出所述封閉空間的液壓油時(shí)收縮，通過膨脹和收縮對(duì)被測(cè)土體施加壓力；所述油泵分別連接輸油管和油箱，用于通過輸油管輸出所述油箱中的液壓油或?qū)⒁簤河突厥盏接拖渲校凰鲚斢凸艿囊欢诉B接油泵，另一端伸入所述封閉空間內(nèi)；所述壓力傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)，用于測(cè)量所述封閉空間內(nèi)的液壓油壓強(qiáng)；所述位移傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)且與彈性膜內(nèi)表面接觸，用于測(cè)量所述彈性膜的形變量；
所述孔隙水壓力傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)；所述透水石穿過所述彈性膜且與彈性膜表面密閉連接，其一端與被測(cè)土體接觸，另一端與所述孔隙水壓力傳感器連通；所述孔隙水壓力傳感器用于測(cè)量通過所述透水石滲透的被測(cè)土體孔隙水的壓強(qiáng)；所述應(yīng)變控制器分別連接壓力傳感器、位移傳感器、孔隙水壓力傳感器和油泵，用于獲取壓力傳感器、位移傳感器和孔隙水壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果，并根據(jù)所述測(cè)量結(jié)果控制油栗輸出和回收液壓油；所述數(shù)據(jù)分析器連接應(yīng)變控制器，用于獲取并記錄壓力傳感器、位移傳感器和孔隙水壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果，根據(jù)壓力傳感器和孔隙水壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果確定所述彈性膜施加給被測(cè)土體的壓力大小，根據(jù)位移傳感器的測(cè)量結(jié)果確定被測(cè)土體的土體形變量，分析被測(cè)土體的形變量與所受壓力大小之間的關(guān)系；使用時(shí)，所述試驗(yàn)裝置置于鉆孔中，所述控制裝置置于所述鉆孔之外；所述外層套筒的上端與外部鉆進(jìn)裝置的外層鉆桿固定連接；所述內(nèi)層套筒的上端與所述外部鉆進(jìn)裝置的內(nèi)層鉆桿固定連接，在所述內(nèi)層鉆桿的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)；所述內(nèi)層套筒的內(nèi)部用于輸送循環(huán)水到鉆頭，所述外層套筒與內(nèi)層套筒之間的空隙用于排出鉆頭的循環(huán)水。具體的，本實(shí)施例中，外層套筒、內(nèi)層套筒可以采用銅質(zhì)材料制作，內(nèi)層套筒的外徑小于外層套筒的內(nèi)徑，并且內(nèi)層套筒的外筒壁壁與外層套筒的內(nèi)筒壁相隔一定距離，以保證內(nèi)層套筒旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)影響到固定不動(dòng)的外層套筒；鉆頭為該自鉆式旁壓儀的鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)，固定連接于內(nèi)層套筒下端，能夠在內(nèi)層套筒旋轉(zhuǎn)時(shí)一起旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；本實(shí)施例中的彈性膜、壓力傳感器、位移傳感器、輸油管、應(yīng)變控制器和數(shù)據(jù)分析器，與實(shí)施例一、實(shí)施例二中的相應(yīng)部件具有類似的功能和結(jié)構(gòu)，并可采用相同的材料或器件實(shí)現(xiàn)，此處不再贅述。本實(shí)施例中的孔隙水壓力傳感器可采用土體測(cè)量領(lǐng)域中常用于測(cè)量孔隙水壓的傳感器實(shí)現(xiàn)；需要說明的是，本實(shí)施例中，自鉆式旁壓儀的應(yīng)變控制器通過將壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果和孔隙水壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果綜合后確定彈性膜膨脹的壓力大小，并且數(shù)據(jù)分析器通過將壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果和孔隙水壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果綜合后確定被測(cè)土體所受的壓力大小，而實(shí)施例一和實(shí)施例二提供的預(yù)鉆式旁壓儀中，應(yīng)變控制器僅通過壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果確定彈性膜膨脹的壓力大小，數(shù)據(jù)分析器僅通過壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果確定被測(cè)土體所受的壓力大小。本實(shí)施例提供的自鉆式旁壓儀自身具有鉆頭，因此在使用時(shí)，可與該自鉆式旁壓儀之外的鉆進(jìn)裝置配合使用，即先將外層套筒的上端與外部鉆進(jìn)裝置的外層鉆桿固定連接，并將內(nèi)層套筒的上端與所述外部鉆進(jìn)裝置的內(nèi)層鉆桿固定連接；當(dāng)外部鉆進(jìn)裝置啟動(dòng)后，所述內(nèi)層鉆桿旋轉(zhuǎn)的同時(shí)帶動(dòng)內(nèi)層套筒旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；此外，為了配合外部鉆進(jìn)裝置的水循環(huán)系統(tǒng)，所述內(nèi)層套筒的內(nèi)部用于輸送循環(huán)水到鉆頭，所述外層鉆桿與內(nèi)層鉆桿之間的空隙以及外層套筒與內(nèi)層套筒之間的空隙用于排出鉆頭的循環(huán)水。工作過程中，所述試驗(yàn)裝置置于鉆孔中，執(zhí)行旁壓試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，所述控制裝置置于所述鉆孔之外，執(zhí)行旁壓試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析任務(wù)。
本實(shí)施例提供的自鉆式旁壓儀采用應(yīng)變控制器控制進(jìn)入彈性膜的液壓油流量多少，工作時(shí)，應(yīng)變控制器能根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)量得到的彈性膜膨脹量和壓力大小來控制進(jìn)入彈性膜的液壓油流量，從而可以使彈性膜膨脹程度穩(wěn)定變化，不僅能夠避免彈性膜因膨脹不均而導(dǎo)致破裂的現(xiàn)象發(fā)生，而且能夠確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)性，降低了人為影響因素，減小了試驗(yàn)誤差；此外，本實(shí)施例提供的預(yù)鉆式旁壓儀采用液壓油作為膨脹介質(zhì)，工作過程中，如果彈性膜損壞，液壓油不會(huì)像氣體型的膨脹介質(zhì)一樣會(huì)迅速漏離彈性膜，可以避免外界液體侵入彈性膜而導(dǎo)致旁壓儀內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)受到腐蝕，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)施例能夠較好地實(shí)施旁壓試驗(yàn)，獲得更連續(xù)的試驗(yàn)結(jié)果，從而能夠獲得真實(shí)反應(yīng)土體的力學(xué)參數(shù)。優(yōu)選的，所述油箱內(nèi)存儲(chǔ)的液壓油為可生物降解液壓油。具體的，與實(shí)施例一和實(shí)施例二類似，本實(shí)施例提供的自鉆式旁壓儀也可采用可生物降解液壓油作為膨脹介質(zhì)，以避免因旁壓試驗(yàn)帶來的環(huán)境污染問題。優(yōu)選的，所述油泵包括出油閥門和回油閥門；所述輸油管包括輸出油管和回收油管；所述自鉆式旁壓儀還包括數(shù)據(jù)線；所述輸出油管的一端連接出油閥門，另一端伸入所述封閉空間內(nèi)，所述油泵通過出油閥門和輸出油管將液壓油輸入到所述封閉空間內(nèi)；所述回收油管一端連接回油閥門，另一端伸入所述封閉空間內(nèi)，所述油泵通過回油閥門和回收油管回收所述封閉空間內(nèi)的液壓油；所述數(shù)據(jù)線穿設(shè)于輸出油管內(nèi)，并深入所述封閉空間內(nèi)，其一端連接所述應(yīng)變控制器，另一端分別連接所述壓力傳感器、位移傳感器和孔隙水壓力傳感器，用于將壓力傳感器、位移傳感器和孔隙水壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果傳輸給所述應(yīng)變控制器。具體的，與實(shí)施例一和實(shí)施例二類似，本實(shí)施例提供的自鉆式旁壓儀通過設(shè)置出油閥門、回油閥門、輸出油管、回收油管和數(shù)據(jù)線，能夠更好地在旁壓試驗(yàn)中控制液壓油的輸入回收情況，從而更好地控制彈性膜的膨脹程度，保證試驗(yàn)結(jié)果的連續(xù)性，避免彈性膜因膨脹不均而導(dǎo)致破裂的現(xiàn)象發(fā)生，并且，保護(hù)數(shù)據(jù)線由鉆孔外深入到鉆孔內(nèi)時(shí)不被外界干擾，保證了壓力傳感器和位移傳感器能夠?qū)y(cè)量結(jié)果以相應(yīng)信號(hào)的方式安全傳輸給應(yīng)變控制器。優(yōu)選的，所述試驗(yàn)裝置具體還包括:器件倉、上卡圈、下卡圈；其中，所述器件倉為筒狀結(jié)構(gòu)，固定套設(shè)于外層套筒外部，與外層套筒的筒壁形成第一封閉空間，器件倉的兩端分別與上卡圈和下卡圈固定連接，器件倉的筒壁上設(shè)置有通孔；所述彈性膜套設(shè)于所述器件倉外部，與器件倉的筒壁形成第二封閉空間，彈性膜的兩端分別固定于器件倉與上卡圈和下卡圈的連接處，所述第一封閉空間與第二封閉空間通過所述通孔連通并共同組成所述封閉空間；所述壓力傳感器固定裝設(shè)于所述第一封閉空間內(nèi)；所述位移傳感器固定裝設(shè)于所述第一封閉空間內(nèi)，并穿過所述通孔伸入第二封閉空間內(nèi)與彈性膜內(nèi)表面接觸；所述孔隙水壓力傳感器固定裝設(shè)于所述第一封閉空間內(nèi)；所述透水石穿過彈性膜并固定裝設(shè)于器件倉的筒壁上，其另一端通過一穿設(shè)于所述器件倉筒壁上的管道與所述孔隙水壓力傳感器連通；所述輸油管的一端連接油泵，另一端伸入所述第一封閉空間內(nèi)；當(dāng)輸油管向所述第一封閉空間中輸入的液壓油通過所述通孔充入第二封閉空間時(shí)，所述彈性膜膨脹，當(dāng)輸油管回收第一封閉空間內(nèi)的液壓油且第二封閉空間內(nèi)的液壓油通過所述通孔排出至第一封閉空間時(shí)，所述彈性模收縮。具體的，與實(shí)施例一和實(shí)施例二類似，本實(shí)施例提供的自鉆式旁壓儀中，器件倉、上卡圈和下卡圈可以采用銅質(zhì)材料制作；外層套筒與上卡圈和下卡圈之間可以采用螺紋連接或卡接方式固定連接；設(shè)置器件倉的目的是支撐彈性膜的形狀，使彈性膜能夠以均勻的圓柱體形態(tài)膨脹，同時(shí)能夠保護(hù)壓力傳感器和位移傳感器正常工作。優(yōu)選的，所述試驗(yàn)裝置還包括彈性膜保護(hù)套、上固定環(huán)和下固定環(huán)；其中，所述上固定環(huán)與所述上卡圈固定連接；所述下固定環(huán)與所述下卡圈固定連接；所述彈性膜保護(hù)套為籠狀結(jié)構(gòu)，套設(shè)于所述彈性膜外部，其兩端分別固定于上固定環(huán)與上卡圈和下固定環(huán)與下卡圈的連接處，用于保護(hù)彈性膜。具體的，與實(shí)施例一和實(shí)施例二類似，本實(shí)施例中，彈性膜保護(hù)套用于保護(hù)彈性膜不被被測(cè)土體中的鋒利物質(zhì)劃傷，可以采用金屬材料制作。實(shí)施例四本實(shí)施例提供一具體的自鉆式旁壓儀，如圖2所示，該自鉆式旁壓儀具體包括:夕卜層套筒201、內(nèi)層套筒217、鉆頭218、彈性膜202、壓力傳感器203、位移傳感器204、孔隙水壓力傳感器219、透水石220、器件倉205、上卡圈206、下卡圈207、彈性膜保護(hù)套208、上固定環(huán)221、下固定環(huán)222、油箱209、油泵210、應(yīng)變控制器211、數(shù)據(jù)分析器212、輸出油管213、回收油管214和數(shù)據(jù)線215 ;油泵210具體包括出油閥門210A和回油閥門210B ；其中，外層套筒201、內(nèi)層套筒217、鉆頭218、彈性膜202、壓力傳感器203、位移傳感器204、器件倉205、上卡 圈206、下卡圈207、彈性膜保護(hù)套208、上固定環(huán)221和下固定環(huán)222共同組成了該自鉆式旁壓儀的試驗(yàn)裝置；油箱209、油泵210、應(yīng)變控制器211和數(shù)據(jù)分析器212共同組成了該自鉆式旁壓儀的控制裝置；油箱209用于存儲(chǔ)可生物降解液壓油；本實(shí)施例中各器件的連接關(guān)系如下:外層套筒201、內(nèi)層套筒217、器件倉205和彈性膜保護(hù)套208都為銅質(zhì)筒狀結(jié)構(gòu)；外層套筒201的內(nèi)徑大于內(nèi)層套筒217的外徑，外層套筒201套設(shè)于內(nèi)層套筒217的外部；內(nèi)層套筒217的底部固定連接鉆頭218，內(nèi)層套筒217可在外部鉆進(jìn)設(shè)備的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)鉆頭218旋轉(zhuǎn)；器件倉205固定套設(shè)于外層套筒201外部，其上下兩端分別與上卡圈206和下卡圈207卡接固定，器件倉205的內(nèi)筒壁與外層套筒201的外筒壁形成第一封閉空間，器件倉205的筒壁上設(shè)置有通孔216 ;彈性膜202為筒狀橡膠彈性膜，套設(shè)于器件倉205外部，其上端被上卡圈206和器件倉205夾住固定，下端被下卡圈207和器件倉205夾住固定，彈性膜202內(nèi)表面與器件倉205的外筒壁形成第二封閉空間；彈性膜保護(hù)套208為具有彈性，套設(shè)于彈性膜202的外部，其上端分別被上端被上卡圈206和器件倉205夾住固定,下端被下卡圈207和器件倉205夾住固定,彈性膜保護(hù)套208能夠保護(hù)彈性膜202免受被測(cè)土中的鋒利物質(zhì)破壞；壓力傳感器203固定于外層套筒201的外筒壁上，通過數(shù)據(jù)線215電連接應(yīng)變控制器211 ;位移傳感器204固定于外層套筒201的外筒壁上，通過數(shù)據(jù)線215電連接應(yīng)變控制器211，位移傳感器204的彈片結(jié)構(gòu)穿過通孔216伸入第二封閉空間內(nèi)與彈性膜202的內(nèi)表面接觸；透水石220穿過彈性膜202，并利用螺絲固定于器件倉205的筒壁上，彈性膜202上裝設(shè)透水石220的部分被透水石220壓住而不發(fā)生膨脹，并且彈性膜202表面與透水石220密閉連接，保證了彈性膜202內(nèi)的液壓油不會(huì)漏出；透水石220露在彈性膜202外側(cè)的部分與被測(cè)土體接觸，包裹在彈性膜202內(nèi)部的部分通過一穿設(shè)于器件倉205上的管道223與孔隙水壓力傳感器219連通，孔隙水壓力傳感器219固定于外層套筒201的筒壁外側(cè)，用于測(cè)量通過透水石220的被測(cè)土體孔隙水的壓強(qiáng)；輸出油管213—端連接油泵210的出油閥門210A，另一端穿過上卡圈206和器件倉205上的相應(yīng)通孔(圖中未標(biāo)識(shí))伸入第一封閉空間中，用于傳輸可生物降解液壓油，同時(shí)數(shù)據(jù)線215穿設(shè)于輸出油管213中，輸出油管213能夠保護(hù)數(shù)據(jù)線215不受外界環(huán)境干擾；回收油管214—端連接油泵210的回油閥門210B，另一端穿過上卡圈206和器件倉205上的相應(yīng)通孔(圖中未標(biāo)識(shí))伸入第一封閉空間中，用于傳輸可生物降解液壓油；數(shù)據(jù)分析器212電連接應(yīng)變控制器211 ；`本實(shí)施例提供的自鉆式旁壓儀的工作過程可參考本申請(qǐng)實(shí)施例六，在此不再贅述。實(shí)施例五本實(shí)施例提供一種自鉆式旁壓設(shè)備，該自鉆式旁壓設(shè)備包括:自鉆式旁壓儀、鉆進(jìn)裝置、水循環(huán)裝置和動(dòng)力裝置；所述自鉆式旁壓儀包括試驗(yàn)裝置、控制裝置和輸油管；試驗(yàn)裝置具體包括外層套筒、內(nèi)層套筒、鉆頭、彈性膜、壓力傳感器、位移傳感器、透水石和孔隙水壓力傳感器；控制裝置具體包括油箱、油泵、應(yīng)變控制器和數(shù)據(jù)分析器；其中，所述外層套筒的內(nèi)徑大于內(nèi)層套筒的外徑，套設(shè)于內(nèi)層套筒外部；所述鉆頭固定連接內(nèi)層套筒的下端，用于在內(nèi)層套筒的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；所述彈性膜套設(shè)于外層套筒外部，與外層套筒的筒壁形成一封閉空間，該彈性膜在所述封閉空間內(nèi)充入液壓油時(shí)膨脹，排出所述封閉空間的液壓油時(shí)收縮，通過膨脹和收縮對(duì)被測(cè)土體施加壓力；所述油泵分別連接輸油管和油箱，用于通過輸油管輸出所述油箱中的液壓油或?qū)⒁簤河突厥盏接拖渲校凰鲚斢凸艿囊欢诉B接油泵，另一端伸入所述封閉空間內(nèi)；所述壓力傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)，用于測(cè)量所述封閉空間內(nèi)的液壓油壓強(qiáng)；所述位移傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)且與彈性膜內(nèi)表面接觸，用于測(cè)量所述彈性膜的形變量；所述孔隙水壓力傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)；所述透水石穿過所述彈性膜且與彈性膜表面密閉連接，其一端與被測(cè)土體接觸，另一端與所述孔隙水壓力傳感器連通；所述孔隙水壓力傳感器用于測(cè)量通過所述透水石滲透的被測(cè)土體孔隙水的壓強(qiáng)；所述應(yīng)變控制器分別連接壓力傳感器、位移傳感器、孔隙水壓力傳感器和油泵，用于獲取壓力傳感器、位移傳感器和孔隙水壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果，并根據(jù)所述測(cè)量結(jié)果控制油栗輸出和回收液壓油；所述數(shù)據(jù)分析器連接應(yīng)變控制器，用于獲取并記錄壓力傳感器、位移傳感器和孔隙水壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果，根據(jù)壓力傳感器和孔隙水壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果確定所述彈性膜施加給被測(cè)土體的壓力大小，根據(jù)位移傳感器的測(cè)量結(jié)果確定被測(cè)土體的土體形變量，分析被測(cè)土體的形變量與所受壓力大小之間的關(guān)系；所述鉆進(jìn)裝置包括鉆機(jī) 、外層鉆桿和內(nèi)層鉆桿；其中，所述鉆機(jī)具有可垂直升降的升降機(jī)構(gòu)；外層鉆桿的下端固定連接所述外層套筒；內(nèi)層鉆桿的外徑小于所述外層鉆桿的內(nèi)徑，裝設(shè)于外層鉆桿內(nèi)部，其上端樞接所述升降機(jī)構(gòu)，下端固定連接所述內(nèi)層套筒；所述水循環(huán)裝置包括水箱、水泵、輸出水管、回收水管；其中，所述水泵連接水箱；輸出水管分別連接水泵和所述內(nèi)層鉆桿；回收水管分別連接水箱和所述外層鉆桿；動(dòng)力裝置分別連接所述鉆進(jìn)裝置和水循環(huán)裝置，用于為鉆機(jī)和水泵提供動(dòng)力；使用時(shí)，所述試驗(yàn)裝置置于鉆孔中，所述控制裝置置于所述鉆孔之外；所述鉆機(jī)通過控制升降機(jī)構(gòu)垂直升降以帶動(dòng)外層鉆桿和內(nèi)層鉆桿垂直上升或下降，并且鉆機(jī)通過控制內(nèi)層鉆桿和內(nèi)層套筒旋轉(zhuǎn)以帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)；所述水泵通過輸出水管和內(nèi)層鉆桿將水箱中的水輸送到鉆頭，并通過外層鉆桿和內(nèi)層鉆桿的空隙以及回收水管將輸出的水回收至水箱。本實(shí)施例所提供設(shè)備中的自鉆式旁壓儀與實(shí)施例三和實(shí)施例四中的自鉆式旁壓儀類似，其中，外層套筒、內(nèi)層套筒、鉆頭、彈性膜、壓力傳感器、位移傳感器、孔隙水壓力傳感器、油箱、油泵、應(yīng)變控制器和數(shù)據(jù)分析器等都與實(shí)施例三和實(shí)施例四中的相應(yīng)部件具有類似的功能和結(jié)構(gòu)，并可采用相同的材料或器件實(shí)現(xiàn)，此處不再贅述。本實(shí)施例中的鉆進(jìn)裝置、水循環(huán)裝置和動(dòng)力裝置，可以采用現(xiàn)有的商用鉆機(jī)系統(tǒng)所自帶的鉆進(jìn)裝置、水循環(huán)裝置和動(dòng)力裝置實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例提供的自鉆式旁壓設(shè)備既包括旁壓儀機(jī)構(gòu)，又包括鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)，在進(jìn)行旁壓試驗(yàn)時(shí)，不需要借助外部的鉆進(jìn)裝置進(jìn)行鉆孔，僅采用該自鉆式旁壓設(shè)備即可完成旁壓試驗(yàn)，給試驗(yàn)人員提供了方便。該設(shè)備在使用時(shí)，首先啟動(dòng)鉆機(jī)裝置，通過控制升降機(jī)構(gòu)垂直升降以帶動(dòng)外層鉆桿和內(nèi)層鉆桿垂直上升或下降，進(jìn)而帶動(dòng)外層套筒、內(nèi)層套筒和鉆頭垂直上升或下降；同時(shí)，鉆機(jī)通過控制內(nèi)層鉆桿和內(nèi)層套筒旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；所述水泵通過輸出水管和內(nèi)層鉆桿將水箱中的水輸送到鉆頭，并通過外層鉆桿和內(nèi)層鉆桿的空隙、外層套筒與內(nèi)層套筒的空隙以及回收水管將輸出的水回收至水箱。工作過程中，所述試驗(yàn)裝置置于鉆孔中，執(zhí)行旁壓試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，所述控制裝置置于所述鉆孔之外；執(zhí)行旁壓試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析任務(wù)。本實(shí)施例提供的自鉆式旁壓設(shè)備采用應(yīng)變控制器控制進(jìn)入彈性膜的液壓油流量多少，工作時(shí)，應(yīng)變控制器能根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)量得到的彈性膜膨脹量和壓力大小來控制進(jìn)入彈性膜的液壓油流量，從而可以使彈性膜膨脹程度穩(wěn)定變化，不僅能夠避免彈性膜因膨脹不均而導(dǎo)致破裂的現(xiàn)象發(fā)生，而且能夠確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)性，降低了人為影響因素，減小了試驗(yàn)誤差；此外，本實(shí)施例提供的預(yù)鉆式旁壓儀采用液壓油作為膨脹介質(zhì)，工作過程中，如果彈性膜損壞，液壓油不會(huì)像氣體型的膨脹介質(zhì)一樣會(huì)迅速漏離彈性膜，可以避免外界液體侵入彈性膜而導(dǎo)致旁壓儀內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)受到腐蝕，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)施例能夠較好地實(shí)施旁壓試驗(yàn)，獲得更連續(xù)的試驗(yàn)結(jié)果，從而能夠獲得反應(yīng)土體真實(shí)情況的各種參數(shù)。具體實(shí)施中，所述油箱內(nèi)存儲(chǔ)的液壓油可以為可生物降解液壓油，即采用可生物降解液壓油作為膨脹介質(zhì)，以避免因旁壓試驗(yàn)帶來的環(huán)境污染問題。本實(shí)施例提供的自鉆式旁壓設(shè)備中，所述自鉆式旁壓儀的具體結(jié)構(gòu)可以采用如實(shí)施例四提供的自鉆式旁壓儀結(jié)構(gòu)，即還可以包括器件倉、上卡圈、下卡圈、輸出油管、回收油管、出油閥門、回油閥門等結(jié)構(gòu)，具體可參見實(shí)施例四，此處不再贅述。實(shí)施例六本實(shí)施例提供一具體的自鉆式旁壓設(shè)備，如圖3所示，該自鉆式旁壓設(shè)備包括:自鉆式旁壓儀、鉆進(jìn)裝置、水循環(huán)裝置和動(dòng)力裝置313 ；自鉆式旁壓儀具體 包括:試驗(yàn)裝置301、控制裝置302、輸油管303和數(shù)據(jù)線304；其中，試驗(yàn)裝置301具體包括外層套筒、內(nèi)層套筒、鉆頭、彈性膜、壓力傳感器、位移傳感器、透水石、孔隙水壓力傳感器、器件倉、上卡圈、下卡圈、彈性膜保護(hù)套，控制裝置302具體包括油箱、油泵、應(yīng)變控制器、數(shù)據(jù)分析器，輸油管303具體包括輸出油管、回收油管；油泵具體包括出油閥門和回油閥門；油箱中存儲(chǔ)可生物降解液壓油；該自鉆式旁壓儀中各器件的連接關(guān)系可參考實(shí)施例四，此處不再贅述；鉆進(jìn)裝置具體包括:鉆機(jī)305、外層鉆桿306、內(nèi)層鉆桿(圖中未示出)、卡盤307 ;其中，鉆機(jī)305具有升降機(jī)構(gòu)308 ;外層鉆桿306的內(nèi)徑大于內(nèi)層鉆桿的外徑,套設(shè)于內(nèi)層鉆桿外側(cè)，其上端固定連接升降機(jī)構(gòu)308，下端固定連接外層套筒；內(nèi)層鉆桿的上端樞接升降機(jī)構(gòu)308，下端固定連接內(nèi)層套筒；鉆機(jī)305用于驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)308上升或下降，以及驅(qū)動(dòng)內(nèi)層鉆桿旋轉(zhuǎn)；當(dāng)升降機(jī)構(gòu)308帶動(dòng)外層鉆桿306到合適的位置，以使得試驗(yàn)裝置301處于預(yù)設(shè)的試驗(yàn)位置時(shí)，卡盤307用于將外層鉆桿306固定卡住，進(jìn)而固定住鉆孔內(nèi)的外層套筒，確保穩(wěn)定地執(zhí)彳了芳?jí)涸囼?yàn)；水循環(huán)裝置包括水箱309、水泵310、輸出水管311、回收水管312 ;其中，所述水泵310連接水箱309 ;輸出水管311分別連接水泵310和內(nèi)層鉆桿；回收水管312分別連接水箱309和外層鉆桿306 ;水泵310用于將水箱309中的水通過輸出水管311泵入到內(nèi)層鉆桿的內(nèi)部，進(jìn)而到達(dá)鉆頭處；當(dāng)鉆孔打好后，鉆頭的水會(huì)通過外層鉆桿306內(nèi)筒壁與內(nèi)層鉆桿外筒壁之間的空間排出，并通過回收水管312回流到水箱309中；動(dòng)力裝置313分別連接鉆進(jìn)裝置和水循環(huán)裝置，用于提供相應(yīng)的動(dòng)力。[0211]本實(shí)施例提供的自鉆式旁壓設(shè)備的工作過程如下:步驟S61，啟動(dòng)鉆進(jìn)裝置和水循環(huán)裝置；鉆機(jī)305驅(qū)動(dòng)內(nèi)層鉆桿和內(nèi)層套筒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，同時(shí)，鉆機(jī)305通過控制升降機(jī)構(gòu)308垂直下降，進(jìn)而帶動(dòng)鉆頭下降；同時(shí)，水泵310開始將水箱309中的水通過輸出水管311泵入內(nèi)層鉆桿內(nèi)，循環(huán)水從上到下依次流經(jīng)內(nèi)層鉆桿、內(nèi)層套筒最終到達(dá)鉆頭處，然后循環(huán)水?dāng)y帶著鉆頭切削后的泥土碎屑等物質(zhì)，從下到上依次流經(jīng)外層鉆桿306和內(nèi)層鉆桿之間的空隙、外層套筒和內(nèi)層套筒之間的空隙，然后到達(dá)回收水管312，進(jìn)而將循環(huán)水回收到水箱309 ；步驟S62，在鉆頭持續(xù)下降并鉆進(jìn)的過程中，當(dāng)自鉆式旁壓儀的試驗(yàn)裝置301到達(dá)了預(yù)先設(shè)定好的測(cè)試深度(此時(shí)彈性膜的中部即位移傳感器處正好位于預(yù)先設(shè)定好的測(cè)試深度)后，關(guān)閉鉆機(jī)305以使鉆頭停止轉(zhuǎn)動(dòng)和下降，同時(shí)采用卡盤307將外層鉆桿306固定??；打開油泵的出油閥門，通過輸出油管緩慢向彈性膜中注入可生物降解液壓油，開始時(shí)由于液壓油流速較慢，彈性膜不會(huì)馬上膨脹；隨著液壓油持續(xù)被注入彈性膜中，彈性膜逐漸開始膨脹并對(duì)周圍的被測(cè)土體施加壓力，使被測(cè)土體的發(fā)生形變，此時(shí)，壓力傳感器、位移傳感器和孔隙水壓力傳感器開始執(zhí)行測(cè)量，并通過數(shù)據(jù)線304將測(cè)量結(jié)果發(fā)送給應(yīng)變控制器；同時(shí)，數(shù)據(jù)分析器通過應(yīng)變控制器獲取并記錄壓力傳感器、位移傳感器和孔隙水壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果；待彈性膜膨脹到一定程度時(shí)，應(yīng)變控制器控制油泵停止輸出液壓油，當(dāng)確定彈性膜內(nèi)部的壓力穩(wěn)定后，應(yīng)變控制器控制回油閥門打開以回收彈性膜中的液壓油，此時(shí)由于彈性膜內(nèi)的壓力很大，會(huì)有一部分液壓油被直接壓出并通過回收油管返回油箱中，當(dāng)確定彈性膜內(nèi)的壓力降低到一定程度時(shí) ，關(guān)閉回油閥門；再次確定彈性膜內(nèi)的壓力穩(wěn)定后，應(yīng)變控制器再次控制出油閥門打開向彈性膜內(nèi)注入液壓油，待確定彈性膜內(nèi)部的壓力恢復(fù)到回收液壓油之前的壓力時(shí)，第一個(gè)回滯圈操作完成；按照旁壓試驗(yàn)要求完成的回滯圈操作次數(shù)(旁壓試驗(yàn)一般要求完成至少兩個(gè)回滯圈操作)，重復(fù)上述步驟S62 ；步驟S63，完成旁壓試驗(yàn)規(guī)定的所有回滯圈操作之后，應(yīng)變控制器控制出油閥門關(guān)閉，并控制回油閥門打開，回收液壓油，在此過程開始時(shí)，由于彈性膜內(nèi)的壓力較大，會(huì)有一部分液壓油被直接壓出并通過回收油管返回油箱中，但是隨著彈性膜內(nèi)的壓力減小，而液壓油又具有一定的自重，僅靠彈性膜的內(nèi)部壓力已不可能繼續(xù)將剩余的液壓油壓回油箱，此時(shí)，應(yīng)變控制器開啟油泵的抽油功能，將彈性膜內(nèi)剩余的液壓油抽回油箱中，從而使彈性月旲完全收縮；步驟S64，待彈性膜完全收縮后，令卡盤307松開被固定的外層鉆桿306，然后鉆機(jī)305驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)308上升，使外層鉆桿306、內(nèi)層鉆桿以及試驗(yàn)裝置301上升，收回所述各
裝置；步驟S65，數(shù)據(jù)分析器根據(jù)本次旁壓試驗(yàn)中所記錄的壓力傳感器、位移傳感器和孔隙水壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果，分析被測(cè)土體的形變量與所受壓力大小之間的關(guān)系，繪制出如圖5所示的土體所受壓力-土體形變量曲線；結(jié)束本次旁壓試驗(yàn)。[0224]需要注意的是，在執(zhí)行上述步驟S62和步驟S63的過程中，應(yīng)變控制器應(yīng)控制單位時(shí)間內(nèi)向彈性膜中注入或回收的液壓油量穩(wěn)定變化，以保證試驗(yàn)所得結(jié)果的連續(xù)性，使得最終繪制出的土體所受壓力-土體形變量曲線足夠平滑。綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的預(yù)鉆式旁壓儀、自鉆式旁壓儀以及自鉆式旁壓設(shè)備包括以下有益效果:( I)采用控制裝置控制進(jìn)入彈性膜的液壓油流量多少，在旁壓試驗(yàn)中，控制裝置能根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)量得到的彈性膜膨脹量和壓力大小來控制進(jìn)入彈性膜的液壓油流量，從而可以使彈性膜膨脹程度穩(wěn)定變化，降低由于彈性膜內(nèi)部壓力突變而導(dǎo)致?lián)p壞的可能性；(2)采用液壓油作為膨脹介質(zhì)，在彈性膜損壞的情況下，液壓油可保護(hù)旁壓儀內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)不受外界液體侵入而導(dǎo)致被腐蝕；(3)采用可生物降解液壓油作為膨脹介質(zhì)，即使在旁壓儀工作過程中彈性膜損壞，可生物降解液壓油泄漏到被測(cè)土體中，也可與自然界的微生物發(fā)生反應(yīng)而降解成為無毒無害的物質(zhì)，不會(huì)污染土壤環(huán)境，具有較好的環(huán)境保護(hù)效果；(4)獲得的旁壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有連續(xù)性，據(jù)此繪制出的土體所受壓力-土體形變量曲線足夠平滑，降低了人為因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的干擾性，減小了試驗(yàn)誤差，試驗(yàn)結(jié)果能夠更準(zhǔn)確的反應(yīng)被測(cè)土體的相關(guān)特性。(5)本實(shí)用新型提升了旁壓儀的性能，使預(yù)鉆式旁壓儀測(cè)試壓力可達(dá)到20MPa以上，自鉆式旁壓儀的測(cè)試壓力達(dá)到IOMPa以上，改進(jìn)了旁壓試驗(yàn)的穩(wěn)定性，不僅便利了巖土工程原位測(cè)試工作，也使得旁壓試驗(yàn)?zāi)軌驊?yīng)用到其他領(lǐng)域，如可使用本實(shí)用新型提供的旁壓儀測(cè)定烴源巖或頁 巖的力學(xué)性質(zhì)和壓裂特性，提高頁巖氣及其它油氣資源的開采效率。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng) 理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種預(yù)鉆式旁壓儀，其特征在于，包括:試驗(yàn)裝置、控制裝置和輸油管；試驗(yàn)裝置具體包括主體筒、彈性膜、壓力傳感器和位移傳感器；控制裝置具體包括油箱、油泵、應(yīng)變控制器和數(shù)據(jù)分析器；其中， 所述油泵分別連接輸油管和油箱，用于通過輸油管輸出所述油箱中的液壓油或?qū)⒁簤河突厥盏接拖渲校? 所述輸油管的一端連接油泵，另一端連接所述主體筒，用于向主體筒內(nèi)部輸入液壓油，或回收主體筒內(nèi)部的液壓油； 所述主體筒的筒壁上設(shè)有第一通孔； 所述彈性膜套設(shè)于所述主體筒外部，與主體筒的筒壁形成一封閉空間，該封閉空間通過所述第一通孔與主體筒內(nèi)部連通；當(dāng)輸油管向主體筒內(nèi)部輸入的液壓油通過第一通孔充入所述封閉空間時(shí)，該彈性膜膨脹，當(dāng)輸油管回收主體筒內(nèi)部的液壓油且所述封閉空間的液壓油通過第一通孔排出時(shí)，該彈性膜收縮，該彈性膜通過膨脹和收縮對(duì)被測(cè)土體施加壓力； 所述壓力傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)，用于測(cè)量所述封閉空間內(nèi)的液壓油壓強(qiáng)； 所述位移傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)且與彈性膜內(nèi)表面接觸，用于測(cè)量所述彈性膜的形變量； 所述應(yīng)變控制器分別連 接壓力傳感器、位移傳感器和油泵，用于獲取壓力傳感器和位移傳感器的測(cè)量結(jié)果，并根據(jù)所述測(cè)量結(jié)果控制油泵輸出和回收液壓油； 所述數(shù)據(jù)分析器連接應(yīng)變控制器，用于獲取并記錄壓力傳感器和位移傳感器的測(cè)量結(jié)果O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)鉆式旁壓儀，其特征在于，所述油箱內(nèi)存儲(chǔ)的液壓油為可生物降解液壓油。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)鉆式旁壓儀，其特征在于，所述油泵包括出油閥門和回油閥門；所述輸油管包括輸出油管和回收油管；所述預(yù)鉆式旁壓儀還包括數(shù)據(jù)線； 所述輸出油管的一端連接出油閥門，另一端連接所述主體筒，所述油泵通過出油閥門和輸出油管將液壓油輸入到所述主體筒內(nèi)部； 所述回收油管一端連接回油閥門，另一端連接所述主體筒，所述油泵通過回油閥門和回收油管回收所述主體筒內(nèi)部的液壓油； 所述數(shù)據(jù)線穿設(shè)于所述輸出油管和主體筒內(nèi)部，并穿過所述第一通孔，其一端連接所述應(yīng)變控制器，另一端分別連接所述壓力傳感器和位移傳感器，用于將壓力傳感器和位移傳感器的測(cè)量結(jié)果傳輸給所述應(yīng)變控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)鉆式旁壓儀，其特征在于，所述試驗(yàn)裝置具體還包括:器件倉、上卡圈、下卡圈；其中， 所述器件倉為筒狀結(jié)構(gòu)，固定套設(shè)于主體筒外部，與主體筒的筒壁形成第一封閉空間，器件倉的兩端分別與上卡圈和下卡圈固定連接，器件倉的筒壁上設(shè)置有第二通孔，所述第一封閉空間通過所述第一通孔與主體筒內(nèi)部連通； 所述彈性膜套設(shè)于所述器件倉外部，與器件倉的筒壁形成第二封閉空間，彈性膜的兩端分別固定于器件倉與上卡圈和下卡圈的連接處，所述第一封閉空間與第二封閉空間通過第二通孔連通并共同組成所述封閉空間； 所述壓力傳感器固定裝設(shè)于所述第一封閉空間內(nèi)； 所述位移傳感器固定裝設(shè)于所述第一封閉空間內(nèi)，并穿過所述第二通孔伸入第二封閉空間內(nèi)與彈性膜內(nèi)表面接觸； 當(dāng)輸油管向主體筒內(nèi)部輸入的液壓油通過第一通孔充入所述第一封閉空間，并通過所述第二通孔充入第二封閉空間時(shí)，所述彈性膜膨脹；當(dāng)輸油管回收主體筒內(nèi)部的液壓油，所述第二封閉空間的液壓油通過第二通孔排出至第一封閉空間，再由第一封閉空間排出至主體筒內(nèi)部時(shí)，所述彈性膜收縮。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的預(yù)鉆式旁壓儀，其特征在于，所述試驗(yàn)裝置還包括彈性膜保護(hù)套、上固定環(huán)和下固定環(huán)；其中， 所述上固定環(huán)與所述上卡圈固定連接； 所述下固定環(huán)與所述下卡圈固定連接； 所述彈性膜保護(hù)套為籠狀結(jié)構(gòu)，套設(shè)于所述彈性膜外部，其兩端分別固定于上固定環(huán)與上卡圈和下固定環(huán)與下卡圈的連接處，用于保護(hù)彈性膜。
6.一種自鉆式旁壓儀，其特征在于，包括:試驗(yàn)裝置、控制裝置和輸油管；試驗(yàn)裝置具體包括外層套筒、內(nèi)層套筒、鉆頭、彈性膜、壓力傳感器、位移傳感器、透水石和孔隙水壓力傳感器；控制裝置具體包括油箱、油泵、應(yīng)變控制器和數(shù)據(jù)分析器；其中， 所述外層套筒的內(nèi)徑大于內(nèi)層套筒的外徑，套設(shè)于內(nèi)層套筒外部； 所述鉆頭固定連接內(nèi)層套筒的下端，用于在內(nèi)層套筒的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)； 所述彈性膜套設(shè)于外層套筒外部，與外層套筒的筒壁形成一封閉空間，該彈性膜在所述封閉空間內(nèi)充入液壓油時(shí)膨脹，排出所述封閉空間的液壓油時(shí)收縮，通過膨脹和收縮對(duì)被測(cè)土體施加壓力； 所述油泵分別連接輸油管和油箱，用于通過輸油管輸出所述油箱中的液壓油或?qū)⒁簤河突厥盏接拖渲校? 所述輸油管的一端連接油泵，另一端伸入所述封閉空間內(nèi)； 所述壓力傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)，用于測(cè)量所述封閉空間內(nèi)的液壓油壓強(qiáng)； 所述位移傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)且與彈性膜內(nèi)表面接觸，用于測(cè)量所述彈性膜的形變量； 所述孔隙水壓力傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)；所述透水石穿過所述彈性膜且與彈性膜表面密閉連接，其一端與被測(cè)土體接觸，另一端與所述孔隙水壓力傳感器連通；所述孔隙水壓力傳感器用于測(cè)量通過所述透水石滲透的被測(cè)土體孔隙水的壓強(qiáng)； 所述應(yīng)變控制器分別連接壓力傳感器、位移傳感器、孔隙水壓力傳感器和油泵，用于獲取壓力傳感器、位移傳感器和孔隙水壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果，并根據(jù)所述測(cè)量結(jié)果控制油泵輸出和回收液壓油； 所述數(shù)據(jù)分析器連接應(yīng)變控制器，用于獲取并記錄壓力傳感器、位移傳感器和孔隙水壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果； 使用時(shí)，所述試驗(yàn)裝置置于鉆孔中，所述控制裝置置于所述鉆孔之外；所述外層套筒的上端與外部鉆進(jìn)裝置的外層鉆桿固定連接；所述內(nèi)層套筒的上端與所述外部鉆進(jìn)裝置的內(nèi)層鉆桿固定連接，在所述內(nèi)層鉆桿的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)；所述內(nèi)層套筒的內(nèi)部用于輸送循環(huán)水到鉆頭，所述外層套筒與內(nèi)層套筒之間的空隙用于排出鉆頭的循環(huán)水。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自鉆式旁壓儀，其特征在于，所述油箱內(nèi)存儲(chǔ)的液壓油為可生物降解液壓油。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自鉆式旁壓儀，其特征在于，所述油泵包括出油閥門和回油閥門；所述輸油管包括輸出油管和回收油管；所述自鉆式旁壓儀還包括數(shù)據(jù)線； 所述輸出油管的一端連接出油閥門，另一端伸入所述封閉空間內(nèi)，所述油泵通過出油閥門和輸出油管將液壓油輸入到所述封閉空間內(nèi)； 所述回收油管一端連接回油閥門，另一端伸入所述封閉空間內(nèi)，所述油泵通過回油閥門和回收油管回收所述封閉空間內(nèi)的液壓油； 所述數(shù)據(jù)線穿設(shè)于輸出油管內(nèi)，并深入所述封閉空間內(nèi)，其一端連接所述應(yīng)變控制器，另一端分別連接所述壓力傳感器、位移傳感器和孔隙水壓力傳感器，用于將壓力傳感器、位移傳感器和孔隙水壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果傳輸給所述應(yīng)變控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自鉆式旁壓儀，其特征在于，所述試驗(yàn)裝置具體還包括:器件倉、上卡圈、下卡圈；其中， 所述器件倉為筒狀結(jié)構(gòu)，固定套設(shè)于外層套筒外部，與外層套筒的筒壁形成第一封閉空間，器件倉的兩端分別與上卡圈和下卡圈固定連接，器件倉的筒壁上設(shè)置有通孔； 所述彈性膜套設(shè)于所述器件倉外部，與器件倉的筒壁形成第二封閉空間，彈性膜的兩端分別固定于器件倉與上卡圈和下卡圈的連接處，所述第一封閉空間與第二封閉空間通過所述通孔連通并共同組成所述封閉空間； 所述壓力傳感器固定裝設(shè)于所述第一封閉空間內(nèi)； 所述位移傳感器固定裝設(shè)于所述第一封閉空間內(nèi)，并穿過所述通孔伸入第二封閉空間內(nèi)與彈性膜內(nèi)表面接觸； 所述孔隙水壓力傳感器固定裝設(shè)于所述第一封閉空間內(nèi)； 所述透水石穿過彈性膜并固定裝設(shè)于器件倉的筒壁上，其另一端通過一穿設(shè)于所述器件倉筒壁上的管道與所述孔隙水壓力傳感器連通； 所述輸油管的一端連接油泵，另一端伸入所述第一封閉空間內(nèi)； 當(dāng)輸油管向所述第一封閉空間中輸入的液壓油通過所述通孔充入第二封閉空間時(shí)，所述彈性膜膨脹，當(dāng)輸油管回收第一封閉空間內(nèi)的液壓油且第二封閉空間內(nèi)的液壓油通過所述通孔排出至第一封閉空間時(shí)，所述彈性模收縮。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自鉆式旁壓儀，其特征在于，所述試驗(yàn)裝置還包括彈性膜保護(hù)套、上固定環(huán)和下固定環(huán)；其中， 所述上固定環(huán)與所述上卡圈固定連接； 所述下固定環(huán)與所述下卡圈固定連接； 所述彈性膜保護(hù)套為籠狀結(jié)構(gòu)，套設(shè)于所述彈性膜外部，其兩端分別固定于上固定環(huán)與上卡圈和下固定環(huán)與下卡圈的連接處，用于保護(hù)彈性膜。
11.一種自鉆式旁壓設(shè)備，其特征在于，包括:自鉆式旁壓儀、鉆進(jìn)裝置、水循環(huán)裝置和動(dòng)力裝置； 所述自鉆式旁壓儀包括試驗(yàn)裝置、控制裝置和輸油管；試驗(yàn)裝置具體包括外層套筒、內(nèi)層套筒、鉆頭、彈性膜、壓力傳感器、位移傳感器、透水石和孔隙水壓力傳感器；控制裝置具體包括油箱、油泵、應(yīng)變控制器和數(shù)據(jù)分析器；其中， 所述外層套筒的內(nèi)徑大于內(nèi)層套筒的外徑，套設(shè)于內(nèi)層套筒外部； 所述鉆頭固定連接內(nèi)層套筒的下端，用于在內(nèi)層套筒的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)； 所述彈性膜套設(shè)于外層套筒外部，與外層套筒的筒壁形成一封閉空間，該彈性膜在所述封閉空間內(nèi)充入液壓油時(shí)膨脹，排出所述封閉空間的液壓油時(shí)收縮，通過膨脹和收縮對(duì)被測(cè)土體施加壓力； 所述油泵分別連接輸油管和油箱，用于通過輸油管輸出所述油箱中的液壓油或?qū)⒁簤河突厥盏接拖渲校? 所述輸油管的一端連接油泵，另一端伸入所述封閉空間內(nèi)； 所述壓力傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)，用于測(cè)量所述封閉空間內(nèi)的液壓油壓強(qiáng)； 所述位移傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)且與彈性膜內(nèi)表面接觸，用于測(cè)量所述彈性膜的形變量； 所述孔隙水壓力傳感器固定裝設(shè)于所述封閉空間內(nèi)；所述透水石穿過所述彈性膜且與彈性膜表面密閉連接，其一端與被測(cè)土體接觸，另一端與所述孔隙水壓力傳感器連通；所述孔隙水壓力傳感器用于測(cè)量通過所述透水石滲透的被測(cè)土體孔隙水的壓強(qiáng)； 所述應(yīng)變控制器分別連接壓力傳感器、位移傳感器、孔隙水壓力傳感器和油泵，用于獲取壓力傳感器、位移傳感器和孔隙水壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果，并根據(jù)所述測(cè)量結(jié)果控制油泵輸出和回收液壓油； 所述數(shù)據(jù)分析器連接應(yīng)變控制器，用于獲取并記錄壓力傳感器、位移傳感器和孔隙水壓力傳感器的測(cè)量結(jié)果； 所述鉆進(jìn)裝置包括鉆機(jī)、外層鉆桿和內(nèi)層鉆桿；其中，所述鉆機(jī)具有可垂直升降的升降機(jī)構(gòu)；外層鉆桿的下端固定連接所述外層套筒；內(nèi)層鉆桿的外徑小于所述外層鉆桿的內(nèi)徑，裝設(shè)于外層鉆桿內(nèi)部，其上端樞接所述升降機(jī)構(gòu)，下端固定連接所述內(nèi)層套筒； 所述水循環(huán)裝置包括水箱、水泵、輸出水管、回收水管；其中，所述水泵連接水箱；輸出水管分別連接水泵和所述內(nèi)層鉆桿；回收水管分別連接水箱和所述外層鉆桿； 動(dòng)力裝置分別連接所述鉆進(jìn)裝置和水循環(huán)裝置，用于為鉆機(jī)和水泵提供動(dòng)力； 使用時(shí)，所述試驗(yàn)裝置置于鉆孔中，所述控制裝置置于所述鉆孔之外；所述鉆機(jī)通過控制升降機(jī)構(gòu)垂直升降以帶動(dòng)外層鉆桿和內(nèi)層鉆桿垂直上升或下降，并且鉆機(jī)通過控制內(nèi)層鉆桿和內(nèi)層套筒旋轉(zhuǎn)以帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)；所述水泵通過輸出水管和內(nèi)層鉆桿將水箱中的水輸送到鉆頭，并通過外層鉆桿和內(nèi)層鉆桿的空隙以及回收水管將輸出的水回收至水箱。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種預(yù)鉆式旁壓儀、自鉆式旁壓儀及自鉆式旁壓設(shè)備，該預(yù)鉆式旁壓儀包括試驗(yàn)裝置、控制裝置和輸油管，試驗(yàn)裝置包括主體筒、彈性膜、壓力傳感器和位移傳感器，控制裝置包括油箱、油泵、應(yīng)變控制器和數(shù)據(jù)分析器；自鉆式旁壓儀包括試驗(yàn)裝置、控制裝置和輸油管，試驗(yàn)裝置包括外層套筒、內(nèi)層套筒、鉆頭、彈性膜、壓力傳感器、位移傳感器、透水石和孔隙水壓力傳感器，控制裝置包括油箱、油泵、應(yīng)變控制器和數(shù)據(jù)分析器；自鉆式旁壓設(shè)備包括自鉆式旁壓儀、鉆進(jìn)裝置、水循環(huán)裝置和動(dòng)力裝置。本實(shí)用新型控制彈性膜穩(wěn)定發(fā)生膨脹，可避免彈性膜因膨脹不均導(dǎo)致的破裂現(xiàn)象，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)連續(xù)且準(zhǔn)確，采用液壓油作為膨脹介質(zhì)，可保護(hù)內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)不被腐蝕。
文檔編號(hào)E02D1/00GK203096708SQ20122060168
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者劉瀲 申請(qǐng)人:劉瀲