2.4梅纳旁压试验

2.4梅纳旁压试验设备采用法国APAGEO公司生产的G型梅纳旁压仪，配备GEOSPAD数据采集装置，旁压仪和数据采集装置的相关详细说明见《附录4》。

2.4.1梅纳旁压仪性能及规格梅纳旁压仪用来控制施加在探头上的压力并且读出探头体积随压力增加和时间变化而产生的变化量。

通过测试数据可以获得一条压力应变关系曲线，依图：梅纳旁压仪及数据采集仪据曲线可以计算出下列参数：●梅纳旁压系数●临界塑压力●梅纳极限压力1)控制单元控制单元用来精确控制施加在探头上的压力并且读出探头体积随压力增加和时间变化而产生的变化量。

压力源是高压氮气瓶。

控制箱安置在一个三脚架之上仪器包括一个 800 cm3 的带有刻度显示的容积计，一个主压力调节阀，一个压差调节阀，量程分别为 0-2.5 和 0-6 MPa 的保护腔室压力量表（进行软土和软岩测试时有 0.06 和 10 MPa 量程的压力量表可供选择），包括所需的其他控制阀门和连接管线2)技术规格尺寸 : 86 x 43 x 26 cm (三角架高 : 65 cm)重量 : 24.5 kg (三角架重量 3.5 kg)铝制保护箱, 搬运把手3)塑胶管路同轴或双轴管路，柔软而且耐高压，连接探头到控制箱上4)三腔探头包括一个中心测量腔室，用水对它进行加载，它的体积变化可以在控制单元的容积计上读出来。

整个探头中间被橡皮护套完全保护起来（根据土的硬度选择不同的类型），通过两个保护腔室施加的气体压力可以使橡皮护套膨胀。

通过压差压力调节阀使得 3 个腔室作用在钻孔孔壁的压力保持一致，确保沿着测量腔室产生一个真实的圆柱状变形。

5)试验程序①钻孔施工时要尽量减少对孔壁的扰动，并且钻孔直径要与探头尺寸相吻合。

将探头放置到钻孔中要求测试的深度，以适当的增量施加压力。

从控制箱上可以得到压力和体积的读数。

②在黏土和/或地下水位以下的沙砾层部位，钻孔容易塌孔，这种情况下可以将探头嵌入到一个特制的开槽管中，锤击或者振动进入土体中。

特制的合适的探头也可以连接在一串导管中间压入到软土中，有时候也可以装置在静力触探锥尖上压入土体。

不带数据采集装置的控制单元符合EN ISO 22476-4 A部分的标准。

2.4.2 GEOSPAD数据采集性能及规格1)性能①控制旁压试验，自动记录试验状况和结果。

②是设计用于对旁压试验读数进行自动化数据采集的数字化系统。

这是一种野外装置，得益于最新科技的发展，其设计坚固、紧凑，性能可靠，触摸屏、热敏打印机、存储卡记录设置、高容量内存储器保留30天的测试数据。

2)技术规格①三脚架和水平调节器，防水箱，坚固而紧凑②尺寸：(33 x 27 x 20 cm),重量: 4 kg③温度范围：–20 to + 70 °C，电源：10 to 35 V④LCD显示器带内置键盘, 存储卡（30 天）2.4.3注意事项1）严禁碰撞、击打氮气瓶，并注意对减压阀、气嘴等加强保护，防止泥沙等杂物堵塞气路。

2）严禁弯折、踩压管线，以尽量延长管线使用寿命。

3）注意对探头保护，严禁随意弃置探头，在搬运及使用探头过程中注意轻拿轻放，运输过程中应加以固定、防止碰撞。

4）检测箱及数采仪使用完成后要及时装箱，注意对其的防护，防止观测表盘、管路等的损坏。

5）作业前应仔细、全面检查仪器，确定检测箱、数采仪、管线、探头、氮气瓶各项指标、功能、起始读数等均符合要求后，再进行试验点测试。

6）在烈日、雨天环境下作业时，请务必在防护伞的遮掩下进行，以免影响仪器的精度或损坏仪器。

此外，在烈日下作业应注意防护氮气瓶及管线等，防止温度过高影响试验精度。

7）在向测试点深度下放探头及试验完成后收回探头时，注意对探头及管线的保护，防止挤压探头及扭曲、弯折管线。

8）对设备的测试、使用及零部件的更换必须按照本手册中相应的规定严格执行，防止对设备及人身造成伤害。

9）仪器、设备所用到的电源（蓄电池、电瓶、交流电等）必须符合标准要求，充电电池必须用专用的充电器进行充电，长期不使用仪器时注意对电池进行定期养护。

2.4.4工作流程2.4.5试验步骤1.仪器的装置1）将三角支架从设备箱中取出，立起放平稳并调节好支腿的角度，确保支架的稳定性。

2）把检测箱从设备箱中轻轻取出，小心安置在支架上并拧紧螺丝，使其与支架连接牢固。

3）将探头、管线及相应的零部件从设备箱中拿出，探头放在保护器上，管线及零部件合理、有秩序地放在一旁。

4）接通检测箱电源，轻轻摁下箱体右侧电源按钮，直至电源按钮灯显示为蓝色。

5）打开数采仪开关，确定数采仪与检测箱之间数据的无线传输顺畅，设置好相应的孔号等参数。

2.约束膜、仪器标定1）向回路中注水：①将配备的小漏斗轻轻插入检测箱顶部体积管上方的插口内，将阀 2调至“water”档，将水从漏斗内缓缓注入直至水位升至读数管的有色区域，然后调至“test”档。

注：回路中的水应该为除过气（沸腾过）的水，温度较低的情况下可加少许防冻液，禁止使用污水或乙二醇等。

②将探头平放，将探头中的水路与检测箱水路连通，把阀 2调至“water”档，拧松探头底部排水口的螺栓，使水路及探头测试腔中的空气排出，直至排水口流出的水中没有气泡为止。

拧紧排水口螺栓，将阀2 调至“test”档。

2）体积管水位归零：①从检测箱上讲连接探头的气管、水管拔掉，用注水漏斗把体积管中的水位加至有色区域。

②从体积管顶部卸掉注水漏斗，将漏斗装在检测箱右下方水路接头处。

把阀 2 调至“water”档，此时读数管中多余的水从漏斗内排出，至零刻度线时，把阀 2调至“test”档，移除注水漏斗。

3）探头的初始膨胀每一个新的探头在现场使用及标定、测试之前都要进行初始膨胀，以使测量腔、保护腔的弹性膜达到工作状态，初始膨胀应进行3～4次：①将检测箱与氮气瓶连接，并调节氮气瓶上的减压阀，使检测箱表 10 上的压力读数达到5bar左右（在初始膨胀过程中，过大的压力有可能损坏探头和检测表）。

②调节压差：♦确保探头上的管线与检测箱是断开♦将阀 3 调至“0-10m”档♦用主调压阀9 使测量腔压力表5或者6 读数为100kpa（1bar），查看保护腔压力表7 读数，压差即为表7读数减去表5或6读数♦转动差动调压阀8 ，按照检测箱左上角铭牌0m对应的值为1bar，将压差调至-1bar （数采仪“diff .pressure”显示-1.0）♦若步骤4失败，把阀2反复转到“water”、“gas”档，排除气路、水路中加载的压力，重新开始步骤3-4，直至满足要求③将阀 1 调至“closed”，其他所有的阀调至“test”。

④缓缓转动调压阀9，使读数管读数达到600cm3左右。

⑤停止加压，把阀2反复转到“water”、“gas”档，排除气路、水路中加载的压力，将读数管中水位缓缓恢复至零刻度线附近。

4）仪器综合变形校正①将检测箱与氮气瓶连接，并调节氮气瓶上的减压阀，使检测箱表10上的压力读数能满足实验要求。

②调节压差：♦确保探头上的管线与检测箱是断开的♦将阀3调至“0-11m”档♦用主调压阀9使测量腔压力表5或者6 读数为100kpa（1bar），查看保护腔压力表7 读数，压差即为表7读数减去表5或6读数♦转动差动调压阀8 ，按照检测箱左上角铭牌0m对应的值为1bar，将压差调至-1bar （数采仪“diff .pressure”显示-1.0）♦若步骤4失败，把阀2反复转到“water”、“gas”档，排除气路、水路中加载的压力，重新开始步骤3-4，直至满足要求♦压差调节成功后，将主调压阀9向逆时针方向旋松，把阀2反复转到“water”、“gas”档，排除气路、水路中加载的压力，管路中无压力时阀2 调至“test”档③将探头管线接至检测箱，并检查确保其连接牢固；确保探头及管线无漏气、漏水现象。

④根据探头型号选择相对应直径的无缝钢管，将探头装入钢管中水平放置，用主调压阀9加压的同时阀 4调至“test”档（开始测试时所有的阀都在“test”档），开始加压、测试，利用数据采集仪记录或在表4.1《旁压综合变形标定表》记录。

⑤确保加压每级压力增量为100kPa，一般加到800kPa以上终止试验，各级压力下的观测时间为60s，测得压力P与体积V关系曲线，其直线对P轴的斜率△V/△P，即为仪器综合变形系数。

⑥停止加压，将阀2调至“water”档，放掉水路中加载的压力，使测量腔中的水在保护腔压力的作用下慢慢返回至体积管中，直至体积管中的水位恢复到接近零刻度线位置。

将阀2调至“gas”档，放掉气路中加载的压力。

⑦将探头从钢管中拿出，探头连接线从检测箱中拔出。

5）弹性膜约束力校正①把探头稳固的放在标定支架上，使其头部朝上直立于地面上。

②将探头管线接至检测箱，并检查确保其连接牢固；确保探头及管线无漏气、漏水现象。

③用主调压阀9加压调节压力，每级压力0.1bar左右，加至使体积管中读数变化达到600cm3的膨胀量或8～10个点即可停止试验，利用数据采集仪记录或在表4.2《弹性膜约束力标定记录表》记录。

以测得压力P和体积V绘制P-V曲线，即为弹性膜约束力校正曲线。

④停止加压，将阀2 调至“water”档，放掉水路中加载的压力，使测量腔中的水在保护腔压力的作用下慢慢返回至体积管中，直至体积管中的水位恢复到接近零刻度线位置。

将阀2 调至“gas”档，放掉气路中加载的压力。

把阀2反复转到“water”、“gas”档，排除气路、水路中加载的压力，管路中无压力时阀2 调至“test”档。

⑤将探头水平放置好，探头连接线从检测箱中拔出。

3.试验点测试1）接受旁压测试任务书，确定进行旁压试验的地点（测量放孔）及测试点深度等技术要求，选择钻机进行成孔，测试孔深度钻至测试点深度附近时停钻。

2）架设旁压仪进行测试前，首先检查下预钻孔的成孔质量：①孔壁垂直、光滑、呈规则圆形，尽可能减少对孔壁的扰动；②软弱土层(易发生缩孔、坍孔)用泥浆护壁；③钻孔孔径应略大于旁压器外径，一般宜大2～8mm，即钻孔孔径为76～82mm，但不宜过大。

3）按照标定部分章节，将氮气瓶与检测箱连接，确保输出压力达到测试要求；排除探头及管线水路中多余的空气，确保水路中无气体残留；将读数管中液体体积调至零刻度线。

4）下放测试探头①检查探头上的管线连接牢固、没有破损，拧紧探头底部的排水口螺栓，确保没有漏水现象。

②把管线与探头顶部与钻杆连接处用胶带缠结牢固，将测试探头连接至钻机探杆，启动钻机，将探头下放至测试点深度。

5）开始测试①确保探头上的管线与检测箱是断开的。

②根据测试点深度将阀 3 调至“0-10m”档或“+THAN 10 METERS”档。

③用主调压阀9使测量腔压力表5或者6读数为100kpa（1bar），查看保护腔压力表7 读数，压差即为表7读数减去表5或6读数。