软岩地区旁压试验常见问题及处理方法

摘要：本文针对笔者在软岩地区运用预钻式旁压仪进行旁压试验中经常遇到的内外膜脱扣及爆裂，压差调节等问题进行分析总结，并阐述了此类问题的处理方法。

关键词：G-AM型三腔式梅纳旁压仪、内外膜脱扣及爆裂、压差调节

Abstract：In this paper, the author in the soft rock area using pre - boring pressuremeter test instrument for pressure often encountered in inner and outer membranes trip and burst pressure regulation and other issues were analyzed and summarized, and described the treatment of such problems .

Keywords：G-AM-type three-cavity beside Mena pressure meter, inner and outer membranes trip and burst pressure regulating

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

前言

旁压试验又称横压试验，是工程上常用的一种原位测试方法。该试验利用旁压器对钻孔壁施加横向均匀应力，使孔壁土体发生径向变形直至破坏，利用压力和径向变形的关系来推求地基力学参数。目前，该方法已在国内外各类工程勘察测试中得到广泛应用。基于软岩介于土体及硬质岩石之间的特性，旁压试验针对该类岩石进行相关岩土参数的测求优越性尤为突出。

下面介绍一下三腔式旁压器的内部结构。笔者使用的G-AM型三腔式梅纳旁压仪旁压器的内部结构如图1所示：

图1G-AM型三腔式旁压器内部结构图

三腔式旁压器工作时主要分如下几个步骤：(1) 旁压器中心测量腔排气；(2) 将旁压器放到测试深度，调节该深度下水气路压差；(3) 按要求开始加压，并记录不同压力作用下，岩土体的体积变化量，绘制P-V曲线；(4)卸压，待旁压器完全收缩提出钻孔，再放至下一测点，直至试验结束。

在软岩地区测试时，由于测试条件及操作人员实际操作经验不同，水平各异，在试验过程中可能出现各种失误造成数据不准或试验失败。现将笔者在软岩地区使用G-AM型三腔式梅纳旁压仪进行旁压试验中遇到的问题及解决方法进行分析总结如下。

1 内膜脱扣及爆裂

旁压试验常出现内膜脱扣及爆裂导致水气路互通的情况，具体表现为卸压时旁压仪主机水箱中有水流翻滚的声音，且水压表、气压表的指针摆动不稳定，出现水气路互通的情况。这种状况的出现通常有两种表现形式。一种是测试过程中内膜脱扣或者爆裂，这种情况在加压过程中压力表指针有跳动现象，往往误解成体积变化量过大，造成误判钻孔孔径过大，致使实验失败；另一种是操作不规范，卸压过快造成水气互通现象，出现这种现象的原因往往是 ，卸压过程中水气压差过大，致使外膜气压远高于内膜水压，出现水路回流口(如图1：水孔1)嘬内膜穿孔。出现这种情况，测试数据是有效的，只是卸压操作失误造成了水气路的互通。

解决水气路互通要严格按照操作程序，先排空主机和气路中的积水，再修复探头。

基于以上原因，安装内膜要严格按照操作流程，建议在装好内膜后，用胶带将卡扣粘在内膜上，并用胶带将内膜的两端均匀的粘在旁压器上以避免内膜拖扣；另外，卸压过程一定要小心仔细，当监测箱中的水位回到原位置时，将泄压开关打到排气档，慢慢卸气压，保持气压大于水压(但压差不要过大)，以利于回水，当水位回到零刻度前，将水路开关关闭，水路、气路压力全部排尽，并将泄压开关打到排气档，等待2～3min，让探头外膜收缩到原始状态，再将探头提出孔外。尤其要注意测试段越深，卸压就要速越小心慢，不能为赶进度而保持大的压差，回水速度过快以至损伤旁压器内膜。

2 外膜脱扣及爆裂

由于测试条件和实际安装和操作的原因通常出现外膜脱扣及爆裂的状况，表现为测试过程中听到“砰”的一声，孔内存水冲出，压力表指针瞬间掉到零点，无法加压继续测试。

外膜脱扣往往是外膜安装过程中涂抹了过多的凡士林，造成气压增大到一定程度时外膜从卡口处滑脱，导致保护腔压力瞬间释放，同时伴随内膜失去约束而爆裂。解决此类问题要做到：外膜安装时，要严格按照操作程序，不能图省事在摩擦着力点涂抹过多的凡士林影响卡口效果;

外膜爆裂的原因通常有两种。一种是钻孔岩壁存在尖角将外膜刺破造成外膜爆裂；另一种是压差调节不当加之孔径过大致使外膜爆裂。

解决外膜爆裂问题一般要做到如下两点：

(1) 钻孔的成孔质量要严格控制，针对不同特点的岩土体要采取有效的钻井技术控制孔径大小以满足测试要求，测试前应核对相应深度的岩芯，确认钻孔孔壁光滑平整；

(2) 压差调节不正常或者不到位时，禁止进行现场旁压试验。

3 压差调节

由于水体自重的原因，在不同测试深度系统内水路内部存在的水柱压力不同，而气路管道内部自重压力基本为零，这就要求进行不同深度测试的时候需调节水路与气路的压差以保证内膜平行向外扩张。

压差调节是进行旁压试验时必不可少的步骤，只有正确调整压差才能保证测试数据准确，G-AM型三腔式旁压仪压差调节手柄的结构如图2所示。

图2 压差调节手柄结构图

压差调节是通过压差调节手柄的旋进(或旋出)带动弹簧顶针压缩(或释放)压差调节弹簧来达到水气路压差调节目的。

笔者在软岩地区进行旁压试验时，曾出现压差无法调节的问题，致使旁压试验一度中断。通过观察分析，发现压差调节阀的丝扣被机箱面板上了限制螺钉毁坏了一部分，后将丝扣毁坏部分锉平以后仍然不能进行有效的压差调节。经过反复拆卸寻找原因，发现丝扣变短后导致原有长度的压差调节弹簧不能提供足够的弹力来进行差压调节，额外增加了一小段弹簧后压差调节的问题才得以解决。

压差调节看似简单却事关旁压试验的成败，为避免此类问题的发生，建议操作人员，在进行压差调节的时候要注意压差调节手柄旋出的尺度以免损伤丝扣；另外在没有出现其它机械故障情况下压差无法调节的，很有可能是压差调节弹簧的原因，建议备用几组。

5 小结

以上是笔者使用G-AM型梅纳旁压仪在软岩地区进行现场预钻试旁压试验遇到的问题，及根据自己的工程经验提出相应问题的处理方法。希望对遇到同类问题的现场操作人员有所帮助。

参考文献

[1] 岩土工程勘察规范(2009年版)[M] GB50021-2001中国建筑工业出版社,2009.

[2] 王长科 马东旭 赵国强 对旁压试验基本理论和工程应用的再认识[J] 岩土工程界 2003 Mar Vol.7 No.6。

[3] 裴慧芳 姜树高 预钻试旁压仪中主要影响因素分析[J]盐城工学院学报(自然科学版)2005 Jun Vol.18 No.2。