技术领域
[0001] 本发明涉及土壤孔隙压力检测领域，特别涉及一种U形管液压差绳法检测孔隙压力的装置及其方法。
相关背景技术
[0002] 土壤由固相（土壤颗粒）、液相（土壤水）和气相（土壤所含气体）三相构成，在土壤颗粒空隙完全由液相填充，即水占土壤空隙的比例为百分之百时该土壤称之为饱和土。反之，土壤孔隙由水和空气填充，即饱和度大于0但小于100时，该土壤为非饱和土。一般认为地下水位以下为非饱和土，地下水位以上为饱和土，其中，非饱和土和饱和土的分界由于地下水位的变化而不断变化。
[0003] 孔隙压力包含孔隙水压和孔隙气压。孔隙压力通过土壤或岩石中的孔隙水而传递的压力，称孔隙水压。孔隙压力通过土壤或岩石中的孔隙气体传递的压力，称孔隙气压。就基础工程而言，孔隙压力是重要测试指标，目前工程上的仪器可以测定地下水位以下饱和土的孔隙压力，广泛使用的振弦式孔隙水压力仪也存在一定缺陷，经常发生不成活的问题。在真空预压的土体孔隙压力检测时，在连续连抽真空工况下的孔隙压力可以通过真空表测定，但无压力补偿条件下地下水位以上的非饱和土孔隙压力目前有效测定方法。
具体实施方式
[0025] 为了能进一步了解本发明的结构、特征及其它目的，现结合所附较佳实施例详细说明如下，所说明的较佳实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
[0026] 本发明的具体实施方式如下：实施例1：检测非饱和土孔隙压力
一种U形管液压差绳法检测孔隙压力的装置，如图1所示，主要由U型导管、水平导管
1、补水箱2、测绳、读数器和测绳收缩装置组成，所述U型导管分为孔隙端导管3和大气端导管4，所述大气端导管4顶部向上水平延伸水平导管1；所述补水箱2通过导管连接所述水平导管1；所述水平导管1尾端部连接h型导管11；所述孔隙端导管3的顶端设置与土壤对接的气室31；所述测绳包括孔隙端液位测绳32和大气端液位测绳41，所述孔隙端液位测绳
32一端连接浮子33置于孔隙端导管3内部，另一端经过大气端导管4、水平导管1、h型导管11一出口、孔隙端读数器51，连接于测绳收缩装置61上；所述大气端液位测绳41一端连接浮子42和浮子坠43，置于大气端导管4内部，另一端经过水平导管1、h型导管11另一出口、大气端读数器52，连接于大气端测绳收缩装置62上。所述的孔隙端导管3、大气端导管4、水平导管1和h型导管11均为可拆卸式，密封连接。所述的孔隙端导管3和大气端导管4的连通部7的下方向下垂直延伸形成插入部8，所述插入部8尾端为倒锥形。所述的孔隙端导管3和大气端导管4的相对侧下部，靠近连通部7设置限位器9。所述气室31内由顶端向下依次设置滤网311、柔性透气填充物312。
[0027] 所述读数器可以为机械读数器，转轮设置为圆周刻度盘，由测绳移动带动转轮外缘转动偏移初始位置，通过指针读数转动周数和偏移角度和滑轮半径，计算测绳移动长度；所述的水平导管1的起始端上设置可伸缩导管13。
[0028] 还包括置于各导管的弯头处的测绳限位板10，所述测绳限位器板10上设置若干个贯通孔。
[0029] 非饱和土孔隙压力检测方法，包含以下步骤：步骤1：敷设，通过钻孔压入或直接压入的方法将检测设备孔隙端置于预定深度，压入过程中同步接长大气端导管4；
步骤2：达到预定标高安装水平导管1、补水箱2、读数器和测绳收缩装置；
步骤3：缓慢注水，至大气端导管4内水位稳定后，向孔隙端导管3上方回填粘土，填筑并捣实，记录孔隙端读数器51和大气端读数器52的初读数；
步骤4：在各观测时段读取孔隙端读数器51和大气端读数器52的读数；
孔隙端孔隙压力计算过程如下：
1）孔隙端测绳偏离初始位置长度：
ΔL1=L1－L10
式中，ΔL1为孔隙端测绳偏离初始位置长度，L1为孔隙端测绳读数，液面上升为正，下降为负，L10为孔隙端读数器的初始读数；
2）大气端测绳偏离初始位置长度：
ΔL2=L2－L20
式中，L2为大气端测绳读数，液面上升为正，下降为负，L20为初始读数，ΔL2为偏离初始位置长度；
3）U形管两端水位差：
ΔH=ΔL2－ΔL1
4）孔隙端孔隙压力
P=P0+ΔH*γ
其中，ΔH 为U形管两端液面差，P0为大气压力，γ为U形管内液体的比重，P孔隙端压力；
实施例2：检测饱和土的孔隙压力
检测装置如实施例1中所述，其中可以不包括补水水箱。
[0030] 步骤1：敷设，通过钻孔后以送管压入或直接用送管压入的方法将检测设备孔隙端置于预定深度，压入过程中同步接长大气端导管4，将设备置入预定深度后测量送管顶面标高，拔出送管后记录送管长度；步骤2：达到预定标高安装水平导管1、补水箱2、读数器和测绳收缩装置；
步骤3：若孔隙端顶面在地下水位以下时，不需注水，若孔隙端顶面在地下水位以上时，缓慢注水，至大气端导管4内水位稳定后，向孔隙端导管3上方回填粘土，填筑并捣实，记录孔隙端读数器51和大气端读数器52的初读数；
步骤4：在建、构筑物边际线外无附加荷载和地表垂直气道覆盖部位敷设水位测量装置，记录初读数，并测量、记录初始水位；
步骤5：在各观测时段读取孔隙端读数器51和大气端读数器52的读数，同时测定地下水位；
孔隙端孔隙压力计算过程如下：
1）地下水位变化幅度：
ΔH3=H3－H30
式中，ΔH3为地下水为变化幅度（m），H30为设备安装初始时水位测量装置测定的水位（m），H3为水位测量装置与大气端导管同步测定的水位（m）；
2）大气端测绳偏离初始位置长度：
ΔL2=L2－L20
式中，L2为大气端测绳读数，液面上升为正，下降为负，L20为初始读数，ΔL2为偏离初始位置长度；
3）U形管两端水位差：
ΔH=ΔL2－ΔH3
4）孔隙端孔隙压力
P=P0+ΔH*γ
其中，ΔH 为U形管两端液面差，P0为大气压力，γ为U形管内液体的比重，P孔隙端压力。
