专利名称：柔性薄膜液压土压力计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种土压力监测装置，特别涉及一种地裂缝地层隧道围岩土压力 长期监测的柔性薄膜液压土压力计。
背景技术：
隧道等洞室构筑物经常遇到复杂的地质条件，如地裂缝、采空区、溶洞以及陷穴 等。尤其是以断裂构造的发育为基础，过量开采地下水为诱因而形成的地裂缝，严重影响洞 室构筑物的稳定性。地裂缝两侧上、下盘地层发生相互错动后，由于地层与隧道衬砌结构的 连续性及刚度不同，可能导致围岩与衬砌结构脱空，使得衬砌结构处于悬臂梁状态而造成 破坏；同时，在地裂缝活动下隧道衬砌结构将产生过大的附加应力和附加变形，可能导致衬 砌结构开裂或压曲破坏。由于围岩土压力是作用于衬砌结构上的主要荷载形式，其取值与 衬砌结构未来的安全稳定性相关，直接反映了地裂缝活动条件下围岩与衬砌结构的相互作 用，因此，在衬砌结构外侧安装土压力监测仪器，实时有效地监测运营期隧道围岩土压力的 变化显得极其必要。通过分析围岩土压力的变化，有效地了解衬砌结构内力的变化，以及围 岩应力在地裂缝活动下的重分布过程，从而给处理措施提供有效的依据。目前，已比较成熟的土压力监测多应用于隧道洞室开挖过程、基坑施工过程、高筑 挡土墙施工等施工期的监测，而对于运行期的监测，往往受测试元件耐久性、稳定性、有效 性的影响，难以得到可靠的监测结果。针对目前应用于工程中土压力计的缺点与不足，在现 有监测技术的基础上，研发一种耐久、稳定、灵敏、便于维护的围岩土压力计，对于长期监测 地裂缝活动条件下围岩土压力变化非常必要。现有土压力计的研究主要集中在其测试原理 和组合方式上，按原理可分液压式、气压平衡式、电气式(包括差动电阻式、电阻应变式、电 感式等)和钢弦式等，其中钢弦式土压力计又分单膜式、双膜式；根据其内部组成，还有二 次感应式土压力计。

实用新型内容本实用新型的目的是提供一种结构简单、使用方便、性能稳定、适用性广、且能长 期监测的柔性薄膜液压土压力计。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种柔性薄膜液压土压力计，其特殊之处在于所述的压力计包括压力感应柔性 膜、充液盒、HV液压油和液压传感器四部分结构。所述的充液盒为一具有“凹”字形腔体的 圆盘，所述的压力感应柔性膜设置在充液盒的开口上，充液盒腔体内设置的HV液压油，在 充液盒的底座上设置液压传感器，液压传感器通过信号传输电缆连接数据采集系统。上述的设置在充液盒的开口上的压力感应柔性薄膜通过密封圈、固定薄膜周边的 钢质压环和螺钉，使感应柔性薄膜处于绷紧状态，并封闭充液盒的开口。上述的液压传感器采用CYG01型压阻式传感器。上述的液压传感器与充液盒通过不锈钢连通管连通。[0010]本实用新型的优点如下本压力计结构简单、使用方便、性能稳定、适用性广、保证长期监测等特点，对于地 裂缝地层地铁隧道围岩土压力的长期监测具有广阔的应用前景。
图1是本实用新型方法的柔性薄膜液压土压力计的剖面结构图；图2是本实用新型方法的柔性薄膜液压土压力计的平面结构图；图中，1-感应柔性膜；2-钢质压环；3-密封圈；4-螺钉；5-HV液压油；6_密封不锈 钢充液盒；7-液压传感器；8-信号传输电缆。
具体实施方式

以下结合附图和具体制作方法对本实用新型进行详细说明。本压力计采用液压传递原理研发而成，实际上是一种二次感应土压力计，所述的 压力计包括压力感应柔性膜1、充液盒6、HV液压油5和液压传感器7四部分结构，所述的 充液盒6为一具有“凹”字形腔体的圆盘；所述的压力感应柔性膜1设置在充液盒6的开口 上，充液盒6腔体内设置的HV液压油5，在充液盒6的底座上设置液压传感器7，液压传感 器7通过信号传输电缆8连接数据采集系统。当外部土压力作用于柔性薄膜感应面上时， 柔性膜受力发生变形，并将外力传递给盒内的液体，盒内液体再将压力传递于液压传感器 感应面，由液压传感器直接测量盒内液压大小，而间接地反映所测点的土压力大小。其中， 柔性薄膜采用弹性良好、耐酸碱的优质橡胶，通过改变柔性薄膜接触面大小，可以适用于砂 土、碎石、软土等不同介质和不均勻介质；密封不锈钢充液盒由不锈钢制成，具有高防水、防 锈蚀性能，适宜于长期埋设在土体内或土体与地下结构的基础面部位；盒内填充溶液采用 具有优良的低温性能、热稳定性能、良好抗乳化性和防锈性能的HV液压油；液压传感器采 用CYG01型压阻式传感器，其工作可靠、耐腐性、抗干扰能力强，不确定度可达0. 04% FS以 上，可安装在充液盒底座上，或通过不锈钢连通管与充液盒连接，引入地下结构内，便于液 压传感器保护和更换。本实用新型的使用方法，首先制备不锈钢充液盒6，其具体尺寸依据实际需要而 定，再将液压传感器7固定在充液盒底座上，并由信号传输电缆8连接数据采集系统，然后 向盒内充填HV液压油5，最后将柔性薄膜1安装在已准备好的不锈钢充液盒6开口上，使用 密封圈3、固定薄膜周边的钢质压环2和螺钉4封闭开口柔性薄膜1，使土压力感应面(柔 性薄膜1)处于绷紧状态，并确保盒内无气泡。
权利要求一种柔性薄膜液压土压力计，其特征在于所述的压力计包括压力感应柔性膜(1)、充液盒(6)、HV液压油(5)和液压传感器(7)四部分结构，所述的充液盒(6)为一具有“凹”字形腔体的圆盘；所述的压力感应柔性膜(1)设置在充液盒(6)的开口上，充液盒(6)腔体内设置的HV液压油(5)，在充液盒(6)的底座上设置液压传感器(7)，液压传感器(7)通过信号传输电缆(8)连接数据采集系统。
2.根据权利要求1所述的一种柔性薄膜液压土压力计，其特征在于所述的设置在充 液盒(6)的开口上的压力感应柔性薄膜(1)通过密封圈(3)、固定薄膜周边的钢质压环(2) 和螺钉(4)，使感应柔性薄膜(1)处于绷紧状态，并封闭充液盒(6)的开口。
3.根据权利要求1或2所述的一种柔性薄膜液压土压力计，其特征在于所述的液压 传感器(7)采用CYG01型压阻式传感器。
4.根据权利要求3所述的一种柔性薄膜液压土压力计，其特征在于所述的液压传感 器(7)与充液盒(6)通过不锈钢连通管连通。
专利摘要本实用新型涉及一种地裂缝地层隧道围岩土压力长期监测的柔性薄膜液压土压力计。目前的土压力监测多应用于隧道洞室开挖过程、基坑施工过程、高筑挡土墙施工等施工期的监测，而对于运行期的监测，往往受测试元件耐久性、稳定性、有效性的影响，难以得到可靠的监测结果。本实用新型包括土压力感应柔性膜、密封不锈钢充液盒、HV液压油和液压传感器四部分结构，柔性膜受土压力发生变形，将外力传递到盒内液体，继而传递于液压传感器感应面，间接地反映所测点的土压力大小。综上所述，本实用新型适用性广，可保证长期监测，性能稳定，在地裂缝地层地铁隧道围岩土压力的长期监测领域具有广阔的应用前景。
文档编号G01L1/02GK201600206SQ20092024576
公开日2010年10月6日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者张海, 潘宝玉, 熊田芳, 王可峰, 王天明, 邵生俊, 雷永生, 高志宏 申请人:中铁第一勘察设计院集团有限公司