一种岩土工程勘察水位测定装置

技术领域

本申请涉及岩土工程勘察的领域，尤其是涉及一种岩土工程勘察水位测定装置。

背景技术

岩土工程勘察作为设计和施工的基础工作，其目的在于查明、分析建设场地的地形、地貌、气象和水文等岩土工程条件，从而按照设计和施工要求对场地和地基的工程地质条件进行综合的岩土工程评价，提出合理的结论和建议。在进行岩土工程勘察时，为得知地下水位对工程的影响，需对地下水的水位进行测定，即测量地下水面相对于基准面的高程。

相关技术中公开了一种利用浮球和线绳测定地下水位的方式，测量水位前，建设场地的基准面上预先开设有垂直延伸的钻孔；测量水位时，沿着钻孔下放固定有浮球的线绳，当浮球悬浮在地下水面时，记录线绳下放至钻孔的长度，即为地下水的水位高度。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在以下缺陷：由于线绳的材质通常较软，在放绳的过程中，线绳容易倾斜晃动或局部堆叠，导致线绳下放至钻孔的长度比实际的地下水位高度大，测量精度低，有待改进。

发明内容

为了提高测量精度，本申请提供一种岩土工程勘察水位测定装置。

本申请提供的一种岩土工程勘察水位测定装置采用如下的技术方案：

一种岩土工程勘察水位测定装置，包括支架、穿设在支架中的探杆以及连接在探杆底部且呈透明的定位座，所述支架上开设有沿竖直方向延伸的让位孔，所述探杆穿设在让位孔中，所述支架上连接有用于定位探杆的止动件；所述定位座中开设有至少一个填充有遇水变色检测剂的检测腔，所述定位座的底面开设有沿竖直方向延伸的进水孔，所述进水孔的侧壁底端开设有与检测腔分别连通的贯通孔。

通过采用上述技术方案，检测地下水位时，先将支架设置于钻孔的孔口外侧，再将探杆穿过让位孔后伸入钻孔中，并将探杆沿钻孔下放。当定位座的底部伸至地下水面以下时，停止下放探杆，地下水会依次经过进水孔和贯通孔渗入检测腔中，从而使检测腔中位于地下水面以下的检测剂浸湿变色，测量并记录此时探杆顶端至建设场地基准面的间距a。之后将探杆和定位座移出钻孔，操作人员可通过透明的定位座观察到检测剂的变色位置，再测量并记录此时探杆顶端至测量腔中变色检测剂的最小间距b，即可由b与a的差值推算出地下水位。

由于探杆穿设在竖向延伸的让位孔中，在将探杆沿钻孔下放时，探杆受到让位孔的孔壁阻挡不易倾斜歪倒，有助于提高地下水位的测量精度。此外，操作人员还可通过观察检测腔中填充检测剂的变色面是否水平，以判断探杆是否垂直下放，从而检验地下水位的测量是否存在偏差。

可选的，所述探杆包括若干沿竖直方向分布的连杆，所述连杆的下端面固定有连接螺柱，所述连杆的上端面开设有与另一连杆上的连接螺柱螺纹配合的连接螺孔。

通过采用上述技术方案，探杆由多根可拆卸连接的连杆拼接组成，在不使用探杆时，操作人员可将各连杆拆分以便独立搬运，从而节省探杆占用的空间长度。测量地下水位时，将其中一根连杆的连接螺柱与另一根连杆的连接螺孔螺纹连接，从而将两根连杆拼接成一体，操作简便、施工效率高。

可选的，所述定位座的上端面开设有定位槽，所述定位槽的内径大于连杆的直径，所述定位槽的底壁上开设有与连接螺柱螺纹配合的定位螺孔。

通过采用上述技术方案，定位座与探杆通过连接螺柱与定位螺孔可拆卸连接，在定位座中填充的检测剂浸湿变色后，操作人员可将定位座与探杆分离以更换新的定位座。在测定下一个钻孔的地下水位时无需连同更换探杆，更换成本低。

可选的，所述定位槽的周向槽壁上固定有橡胶垫。

通过采用上述技术方案，当定位螺孔和与其相近的连接螺柱螺纹连接时，橡胶垫受到与其相邻的连杆挤压会产生形变，从而夹紧上述连杆以增大定位座与探杆的连接强度。

可选的，位于最下方的所述连杆的周向侧壁固定有挡环，所述挡环和与其相邻的连杆的底面间距大于定位槽的深度，当所述定位座与探杆相连时，所述挡环抵接在定位座的正上方。

通过采用上述技术方案，定位座与探杆螺纹连接时，挡环抵接在定位座上，不仅增大了定位座与探杆的接触面积，提高了定位座的稳定性，还能阻挡地下水进入定位槽和定位螺孔，使得连接螺柱不易腐蚀损坏而影响定位座的拆装。

可选的，所述挡环上连接有牵引绳，所述牵引绳远离挡环的一端连接有能在水面上浮的浮块，所述牵引绳的长度小于挡环与检测腔的最大间距、大于挡环与检测腔的最小间距，所述浮块的上端面设有荧光层。

通过采用上述技术方案，下放探杆时，浮块会随定位座同步下移，由于牵引绳的长度小于挡环与检测腔的最大间距，因此定位座的底部会早于浮块与水面接触。当浮块漂浮在地下水面后，停止下放探杆，由于牵引绳的长度大于挡环与检测腔的最小间距，此时地下水面正好位于检测腔的最大高度与最小高度之间，从而使检测腔中的检测剂不会被全部浸湿，有助于操作人员精准测定地下水位。荧光层在昏暗环境下受到光线照射时会反射出较强的光，方便操作人员在钻孔外部查看浮块的位置，从而判断定位座的底部是否接触到地下水面。

可选的，所述支架包括第一立架和第二立架，所述第一立架和第二立架通过铰接件水平转动连接，所述第一立架和第二立架上均开设有所述让位孔，且第一立架和第二立架上的让位孔开口沿竖直方向对齐。

通过采用上述技术方案，第一立架和第二立架能沿水平方向相对转动，使得支架上未穿设探杆时，操作人员可根据建设场地的环境要求调整支架的位置，以提高支架自身的稳定性。第一立架和第二立架上均开设有让位孔，探杆沿水平方向受到定位的面积大、定位效果好。

可选的，所述第一立架包括第一底座、固定在第一底座上方的第一竖板以及固定在第一竖板顶端的第一横板，所述第二立架包括第二底座、固定在第二底座上方的第二竖板以及固定在第二竖板顶端的第二横板，所述第二竖板的长度大于第一竖板的长度，所述第二竖板与铰接件的间距大于第一竖板与铰接件的间距。

通过采用上述技术方案，不使用支架时，将第二立架沿铰接件向靠近第一立架的一侧转动，使得第二横板移至第一横板的正上方、第二竖板移至第一竖板远离铰接件的一侧，从而减小支架整体的占用空间，不仅节省空间，还具有方便搬运支架的效果。

可选的，所述第一底座和第二底座的上端面均开设有水平延伸的优弧槽，所述优弧槽中滚动连接有滚珠，所述第一底座和第二底座的上端面均设有指示线，所述指示线穿过优弧槽的边线中点且垂直于优弧槽的延伸方向。

通过采用上述技术方案，滚珠可用于指示第一底座或第二底座是否调至水平状态，从而保证让位孔竖向延伸、探杆垂直下放至钻孔。若滚珠移至优弧槽的中部，即与指示线相对齐，则表示第一底座/第二底座为水平状态；若滚珠与指示线呈错位分布，则表示第一底座/第二底座并非水平状态，上述判断方式相较于肉眼判别的方式更加直观、准确性更高。

可选的，所述止动件包括滑动连接在第二横板上的燕尾块、固定在燕尾块上方的止动块以及穿设在止动块中的止动螺栓，所述第二横板的侧面开设有朝向让位孔水平延伸的燕尾槽，所述燕尾块滑动设置在燕尾槽中；所述第二横板上开设有与止动螺栓螺纹配合的止动螺孔，所述止动螺孔位于让位孔与燕尾槽之间；当所述止动螺栓与止动螺孔螺纹连接时，所述止动块压紧与其相邻的连杆。

通过采用上述技术方案，定位座的底部伸入地下水面后，将止动块向靠近让位孔的一侧移动，直至止动块抵紧与其相近的连杆，再将止动螺栓与止动螺孔螺纹连接，以限制止动块水平移动。此时探杆受到止动块的抵压和摩擦作用难以下移，操作人员无需在地下水进入检测腔时持续手动控制探杆的位置，省力方便。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.检测地下水位时，将探杆穿过让位孔后沿钻孔下放，使得定位座的底部伸入地下水面，地下水会依次经过进水孔和贯通孔流至检测腔中，使得检测腔中被地下水浸湿的检测剂变色，分别记录探杆顶端与场地基准面的间距及探杆顶端至变色后检测剂的最小间距，上述两者之差即为地下水位，测量精度高；

2.探杆由多根连杆拼接组成，不使用探杆时可将各连杆拆分后搬运收纳，占用空间长度小、省力方便；定位座与探杆通过连接螺柱与定位螺孔螺纹连接，在定位座中的检测剂浸湿变色后可将定位座与探杆分离，再更换新的定位座，以便测定下一个钻孔的地下水位；

3.浮块的设置有助于操作人员从钻孔外部粗略估计定位座的位置，使得检测腔中的检测剂不会被地下水全部浸湿，保障了地下水位的测定精度；止动块抵紧与其相邻的连杆后，将止动螺栓与止动螺孔螺纹连接，从而使连杆难以竖向移动，操作人员无需持续手动控制探杆的位置，省力方便。

附图说明

图1是本申请实施例测量地下水位时的侧示图。

图2是本申请实施例的结构示意图。

图3是本申请实施例中支架的爆炸示意图。

图4是凸显本申请实施例中卡块的局部剖面示意图。

图5是本申请实施例中连杆与定位座分离时的剖面示意图。

附图标记说明：1、支架；11、第一立架；111、第一底座；112、第一竖板；113、第一横板；12、第二立架；121、第二底座；122、第二竖板；123、第二横板；124、燕尾槽；125、止动螺孔；126、卡槽；13、铰接孔；14、插块；15、优弧槽；16、滚珠；17、指示线；18、让位孔；181、防滑垫；2、探杆；21、连杆；211、第一刻度条；212、挡环；22、连接螺柱；23、连接螺孔；3、定位座；31、定位槽；311、橡胶垫；32、定位螺孔；33、检测腔；34、检测剂；35、安装孔；36、进水孔；37、贯通孔；38、凸弧面；39、第二刻度条；4、铰接件；41、铰接螺栓；411、头部；412、光杆部；413、螺杆部；42、铰接螺母；5、止动件；51、燕尾块；511、卡块；52、止动块；53、止动螺栓；6、牵引绳；7、浮块；71、荧光层。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种岩土工程勘察水位测定装置。

参照图1，岩土工程勘察水位测定装置包括支架1、穿设在支架1中的探杆2以及可拆卸连接在探杆2底部的定位座3，定位座3采用透明材料制成，如PMMA、PS和PC等。

参照图2、图3，支架1包括第一立架11和第二立架12，第一立架11和第二立架12通过铰接件4沿水平方向转动连接。第一立架11包括第一底座111、固定在第一底座111上侧的第一竖板112以及固定在第一竖板112上侧的第一横板113。第二立架12包括第二底座121、固定在第二底座121上侧的第二竖板122以及固定在第二竖板122上侧的第二横板123，第二竖板122的长度大于第一竖板112的长度，使得第二横板123能转至第一横板113的正上方。

参照图3，第一横板113和第二横板123的上端面均开设有铰接孔13，铰接件4包括铰接螺栓41和铰接螺母42，铰接螺栓41包括从上至下依次一体成型的头部411、光杆部412和螺杆部413，光杆部412穿设在第一横板113和第二横板123的铰接孔13中，螺杆部413位于第一横板113和第二横板123的外侧并与铰接螺母42螺纹连接。第二竖板122与铰接孔13的间距大于第一竖板112与铰接孔13的间距，使得第二竖板122能转至第一竖板112远离铰接孔13的一侧，从而减小支架1整体的占用空间，方便搬运和收纳。

参照图3，第一底座111和第二底座121的下侧均固定有插块14，插块14呈圆锥状且下端为尖端，便于操作人员将第一底座111和第二底座121插入在建设场地预先开设的钻孔周围土体内。

参照图3，第一底座111和第二底座121的上端面均开设有沿水平方向延伸的优弧槽15，优弧槽15中滚动连接有滚珠16，滚珠16的重心位于优弧槽15中并能沿优弧槽15滚动。第一底座111和第二底座121的上端面还设有指示线17，指示线17穿过优弧槽15与其相近的边线中点，且指示线17的长度方向垂直于优弧槽15的延伸方向。在本实施例中，指示线17采用在第一底座111和第二底座121表面用水笔划线的方式形成，在其他实施方式中，指示线17也可以采用在第一底座111和第二底座121表面设置凸起或凹槽的方式成型。当滚珠16移至与指示线17对齐时，则代表设置有该滚珠16的第一底座111或第二底座121处于水平状态；当滚珠16向优弧槽15的一侧滚动时，则代表设置有该滚珠16的第一底座111或第二底座121处于倾斜状态，操作人员可通过滚珠16的滚动方向对应填充或压实土体，从而将滚珠16调整至与指示线17共线，判断方式直观方便、准确性高。

参照图3、图4，第一横板113和第二横板123上开设有沿竖直方向延伸的让位孔18，让位孔18的内径略大于探杆2的直径。检测地下水位时，先转动第二立架12以使两个让位孔18的开口沿竖直方向对齐，再将探杆2依次穿过两个让位孔18后沿钻孔下放，让位孔18的孔壁抵接在探杆2的外侧，使得探杆2在下放的过程中不易倾斜歪倒。

参照图3、图4，支架1上连接有用于定位探杆2的止动件5，止动件5包括燕尾块51、固定在燕尾块51上方的止动块52以及穿设在止动块52中的止动螺栓53，第二横板123的侧面开设有水平延伸的燕尾槽124，燕尾槽124由第二横板123的侧面向靠近让位孔18的一侧延伸，燕尾块51滑动设置在燕尾槽124中。第二横板123的上端面开设有与止动螺栓53螺纹配合的止动螺孔125，止动螺孔125位于让位孔18与燕尾槽124之间。

参照图3、图4，燕尾块51靠近让位孔18的侧壁上固定有弹性的卡块511，燕尾槽124靠近让位孔18的槽壁上开设有与卡块511过盈配合的卡槽126。当卡块511嵌入卡槽126时，止动块52压紧探杆2侧壁，且止动块52上供止动螺栓53穿过的通孔与止动螺孔125对齐，此时操作人员可将止动螺栓53与止动螺孔125螺纹连接以定位止动块52，从而阻碍探杆2竖向移动，方便操作人员测量探杆2顶端与建设场地基准面的间距。

参照图4，为进一步提高探杆2被止动块52压紧时的稳定性，在让位孔18的孔壁上还固定有橡胶材质的防滑垫181，用以增大探杆2与支架1 的摩擦力。

参照图2、图5，探杆2包括多根沿竖直方向分布的连杆21，每根连杆21的下端面均固定有连接螺柱22，连杆21的上端面均开设有连接螺孔23，相邻两根连杆21相连时，其中一根连杆21的连接螺柱22螺纹连接在另一连杆21的连接螺孔23中。不使用探杆2时，操作人员可将探杆2拆分为多根连杆21收纳，从而减小探杆2占用的空间长度。

参照图5，定位座3的上端面开设有定位槽31，定位槽31的内径略大于连杆21的直径，定位槽31的周向侧壁上固定有橡胶垫311，橡胶垫311呈环状且内径等于连杆21的直径，定位槽31的底壁上开设有与连接螺柱22螺纹配合的定位螺孔32。定位座3与探杆2通过连接螺柱22与定位螺孔32螺纹连接，拆装方便。橡胶垫311在定位座3与探杆2连接时受到挤压会产生形变，从而夹紧探杆2以增大探杆2与定位座3的连接强度、提高定位座3的稳定性。

参照图5，定位座3中开设有两个检测腔33，每个检测腔33中均填充有遇水变色的检测剂34，具体地，该检测剂34可以是无水硫酸铜、无水氯化钴、过氧化钠中的任意一种，本实施例采用无水硫酸铜粉末。为便于装配检测剂34，在定位座3的周向侧壁开设有两个倾斜延伸的安装孔35，两个安装孔35的其中一侧开口分别和检测腔33连通、另一侧开口位于检测腔33的上侧，检测剂34可由安装孔35分别填充至检测腔33中。

参照图5，定位座3的底面开设有沿竖直方向延伸的进水孔36，进水孔36的侧壁底端开设有两个贯通孔37，两贯通孔37分别和与其相邻的检测腔33连通，且贯通孔37的内径小于检测剂34中无水硫酸铜粉末的粒径。当定位座3的底部伸入地下水面时，地下水能依次经进水孔36和贯通孔37流入检测腔33中，从而使检测剂34中被地下水浸湿的部分由白色变成蓝色，操作人员可通过测量探杆2顶端至与变色后检测剂34的最小间距与探杆2顶端与建设场地基准面的间距之差，以得到地下水位，测量精准度高。定位座3的底面为凸弧面38，如此设置，即便定位座3稍有倾斜，也能保障地下水能从进水孔36流入。

参照图2、图5，为便于操作人员测量地下水位，在连杆21的周向侧壁嵌设安装有第一刻度条211、定位座3的周向侧壁固定安装有第二刻度条39，第一刻度条211和第二刻度条39上的刻度线均沿竖直方向分布，方便读数。

参照图5，位于最下方的连杆21周向侧壁固定有挡环212，挡环212和与其相邻的连杆21底面的间距大于定位槽31的深度，定位座3与探杆2螺纹连接时，挡环212抵接在定位座3的正上方。

参照图5，挡环212的周向侧壁底端固定有柔性的牵引绳6，牵引绳6可以采用尼龙绳制成。牵引绳6的长度小于挡环212与检测腔33的最大间距、大于挡环212与检测腔33的最小间距。牵引绳6远离挡环212的一端固定有浮块7，浮块7可采用泡沫板等能浮在水面的材料制成。下放探杆2的过程中，定位座3先伸入地下水面，当操作人员查看到浮块7浮在地下水面时，停止下放探杆2，此时地下水面正好位于检测腔33的最大高度和最小高度之间，使得检测剂34不会被地下水全部浸湿，测量精度高。

参照图5，为便于操作人员在钻孔外部查看浮块7的位置，在浮块7的上端面还涂设有荧光层71，荧光层71在光线照射时能发亮光，有助于操作人员快速定位浮块7。

本申请实施例一种岩土工程勘察水位测定装置的实施原理为：测量地下水位时，先转动第二立架12以使两让位孔18的开口对齐，再将第一底座111和第二底座121底部的插块14插入钻孔周围的土体，并调整第一底座111和第二底座121以使滚珠16移至与指示线17对齐。之后将连接有挡环212的连杆21从下至上穿出两个让位孔18，再将定位座3螺纹连接在上述连杆21下方，并在上述连杆21上方依次螺纹连接多根连杆21，使得定位座3沿钻孔逐步下移。

当操作人员观察到浮块7浮于地下水面时，停止安装连杆21，并将止动块52向靠近让位孔18的一侧推动，使得卡块511嵌入卡槽126中、止动螺栓53与止动螺孔125螺纹连接，从而使止动块52压紧与其相邻的连杆21，记录此时探杆2顶端与建设场地基准面的间距a。地下水会依次经进水孔36和贯通孔37流入检测腔33，从而使位于地下水面以下的检测剂34变色。停留几分钟后，将探杆2上移至定位座3外露，记录探杆2顶端与变色后检测剂34的最小间距b，即可通过计算b与a的差值得到地下水位，测定精度高。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。