旁压试验方法的设备、安装和调试
(1)设备
钻前旁压试验的主要设备是旁压仪。它主要由以下四部分组成。
1.侧压器
它是压力计最重要的部分，由一个圆形金属骨架和包裹在骨架周围的橡胶膜组成。旁压器一般为三腔，中间为主腔(也称试验腔)，上下腔为保护腔。主腔和保护腔互不相连，但保护腔相连，主腔夹在中间。试验时，高压水从控制单元通过中间管路系统进入主腔，使橡胶膜沿径向(横向)向周围土体膨胀，对周围土体产生压迫，从而建立主腔压力与土体体积变形增量的关系。同时，向两个保护室同时输入相同压力的水，使压力与主室保持一致，从而迫使主室在水平方向上同步左右变形。这样，主洞周围的土体变形可作为平面应变问题处理。
图5-10 Py-2型旁压计管道(结构)图
旁压器的中央有一个导水管，用来排出地下水，使旁压器能顺利放置在试验深度。侧压有两种:裸压和带金属装甲保护膜的。对于各种粘土，可以直接使用裸旁压仪；如果弹性膜被土层中的碎石等尖锐物质损坏，可以在旁压仪的弹性膜上贴一层金属装甲保护膜进行测试。其主要作用是保护弹性膜，使旁压试验正常进行。
目前PY-2和PY-3压力表外径为50mm (55mm带金属铠装护套)，试验箱长度为250mm，容积为491cm3 (594cm3带金属铠装护套)。旁压计的总长度为500mm。上腔和下腔(保护腔)通过铜导管相互连通，但与中间腔隔离。
2.压力和容积控制箱
通常，预钻式旁压仪的控制单元是一个设置在三脚架上的箱体结构。它包括变形测量装置和稳压装置两部分。前者主要包括测量管、辅助管(PY-3型只有测量管，内截面14.32cm2，容积650cm3)、水箱和各种阀门。测量管和辅助管均为有机玻璃材质，最小刻度为1 mm，PY-2测量管的截面积为15.28 cm2，PY-3测量管还配有液位指示器，分辨率可提高到0.1 mm..这部分的主要作用是控制进入旁压器的水量，通过测量管或液位计测量孔壁土体相应的变形值。加压稳压装置包括高压氮气瓶或手动打气筒、储气罐、调压阀和相应的压力表。增压和稳压都由调压阀控制。这部分装置的主要功能是控制进入旁压计的压力。总之，作用在土体上的压力与相应的体积变形(通过测量测量管中水位的下降来实现)之间的关系是通过控制箱来实现的。
3.管路系统
管道是连接旁压计和控制箱的“桥梁”。它的功能是将压力和水从控制箱输送到压力计。PY-2型有两根压力管和两根注水管，PY-3型有两根压力管但只有一根注水管(图5-11)。管道材质为尼龙1010，可承受高压，其长度由最大测试深度决定，一般十几米长。连接在旁压器上的管道可以通过快速接头与控制箱快速连接。
图5-5-11py-3-3型气压计管路图
4.成孔工具和其他附件
预钻式要求预钻，其成孔工具主要是勺钻(图5-12)，配以高强度钢制成的勺钻、探杆和提土钻。适用于一般粘性土。对于硬土层，应使用轻型钻机成孔。
图5-12成孔工具
PY型旁压仪适用于粘性土、淤泥和砂土的测试。如果地层含有棱角状砾石等。应使用带金属铠装护套的压力计，以避免刺破橡胶膜。目前试验压力已经提高到2.5MPa，深度可以达到20 m，如果选用强度更高的材料来提高阀门在高压下的密封性能，可以提高试验压力和深度。国外同类产品中，试验压力达到12.5MPa(如梅纳德GB预钻式旁压仪)，试验深度可达50m；有的达到了70MPa，可以测量硬岩(比如美国的Goodman52101型)。
(2)旁压计的维修和保养
1.仪器主要部件的构造和维护
(1)膜片控制阀:其结构如图5-13所示。
图5-13皮革薄膜控制阀
1-转轮；2-导向螺杆；3—组装好的盖子(螺母)；4—阀塞；5-压力环；6-皮膜；7-阀座
顺时针转动转轮，螺杆推动阀塞将薄膜压紧在孔壁上，管道断开；逆时针转动转轮，橡胶膜靠自身弹力和管道内的内压恢复原位，管道接通。从而实现管道开启和关闭的控制功能。
隔膜阀的优点是:密封性能好，耐压高。缺点:开合没有固定位置，操作全靠摸。薄膜容易损坏或被割入孔内，使管道堵塞，影响工作。关闭管道时，隔膜阀不宜拧紧过紧。工作完成后，必须松开所有阀门，使薄膜恢复自由状态。一旦膜损坏，必须立即更换。
更换橡胶膜的顺序如下:旋松转轮1，松开螺母3，松开丝杠2，取下；用镊子取出压在皮膜上的压环5，取出旧的皮膜6，换上新的。更换新膜时，注意膜的鼓形应向外。组装应按拆卸的相反顺序进行。组装丝杠2时，注意不要拧得太紧或太松。过紧，膜紧密贴合孔口，使管道不通畅；太松，导致漏水。
(2)套管接头:其结构如图5-14所示。
图5-14卡套式管接头
1-连接器；2-压紧螺母；3-密封圈；4-接管
在该接头中，密封环3被压紧螺母2紧紧地压紧，使得变形紧密地附着到连接管和接头本体上，以形成硬密封。装配和试压后不适合拆卸。如果需要拆卸维修，组装后密封性能会明显降低。如果无法保持工作要求，则必须更换密封圈。更换方法如下:用细齿锉锉密封圈，取下。小心不要锉喷嘴，并用新的密封圈更换。当拆下损坏的密封圈，发现管口变形时，必须同时更换管口，以保证接头质量。
(3)调压阀:结构如图5-15所示。
调压阀的平衡工作原理是:顺时针转动调压手柄1，主弹簧3压住平衡膜片4，使顶杆6贴在溢流口14上，沿轴向移动，推开进气塞8，使工作室进气。当工作腔和管路中的气压上升到恒定值时，平衡膜片在压力作用下反方向移动，顶杆受到下弹簧9的力，通过下顶杆11和塞子传递上升，进气口关闭停止进气。当工作腔和管路中的空气压力超过定值时，平衡膜片受工作腔中空气压力的影响，压缩主弹簧向上运动，使溢流口打开，释放残余空气，空气压力下降到定值。当工作室和管道的气压因体积变化而下降时，平衡膜受主弹簧的影响关闭溢流口，推开进气口，增加进气量。这样不断循环，达到稳压的作用。
调压阀是仪器的关键部件。调压阀的准确性直接影响测试结果的准确性；使用时，在未接通气源或气压的情况下，不允许转动调压手柄进行无效调压。工作结束后，应立即松开手柄，使主弹簧恢复正常状态，以延长其工作寿命，并保持相当的精度。
调压阀常见故障及解决方法:
①压力调节后压力指针“蠕动”:蠕动主要是气流介质中堵塞物表面堆积的灰尘，使进气口和堵塞物无法关闭；其次，由于长期使用，堵头表面已经有明显的凹痕，导致表面凹凸不平，无法与进气口密封。拆卸方法是:拧开下气室12，从导套13中取出螺塞，在放大镜下用酒精清洗螺塞表面，使其无灰尘附着。同时用镊子和酒精棉絮擦洗进气口端面；清洁时注意防止表面碰伤和划伤。如果你在放大镜下看现有的划痕和凸起，你必须更换插头或进气口。
图5-调压阀15结构图
1-句柄；2—上部气缸；3-主弹簧；4-平衡隔膜；5—阀体；6-顶杆；7—进气口；8-插头；9—下弹簧；10-调节螺钉；11—降下顶杆；12—下气室；13-导套；14—溢出端口
②溢流口耗气量:即溢流口在不超过额定工作压力时自动排气。消除方法是增加顶杆与溢流口的接触压力。顺时针方向拧紧调节螺钉10，直到没有气体消耗为止(考虑到调压阀的灵敏度，不宜拧紧过紧)。如果还在消耗气体，就必须把溢流口去掉，必须把它的接触面磨平，使它与顶杆的球面均匀接触。
③下气室漏气:一般是下顶杆密封套老化引起的，此时需要更换密封套。
(4)快速连接器:其组成结构如图5-16所示。由于频繁使用，密封圈2磨损，密封性能受到影响，必须立即更换。测试完成后，取下快速连接器套管3并套上护套，以防止沉淀物从套管开口进入导管并损坏仪器。
图5-16快速连接器
1-插座；2-密封圈；3-插管
(5) Sidepressor: Sidepressor是检测用的探头。其结构如图5-17所示。
图5-17侧压机结构图
1-压导和导水管；2-弹性膜；3—漏套管；4-中心导管；5-铜接头头；6—内部夹紧环；7—管道组装的保护罩；8-拼帽子；9—外部夹紧环
当压力表的弹性膜损坏需要更换时，更换顺序如下:
(1)用刀切开旧膜，取下管子拼接靴7，松开每个铜接头的拼接帽8，取下旧膜，同时取下两端铜接头上的内外压圈6、9和拼接帽；
(2)取下上下副腔的漏套，清理杂质；
(3)在新膜的内壁上涂上肥皂液，从侧压的一端套入，从端部穿过中间铜接头头的外压圈，从中间空腔漏出衬套，使新膜的位置正好与侧压骨架的位置相同，套入中间铜接头头的两个外压圈；
(4)翻转新膜的一端(翻转时注意在膜间涂上皂液，使其光滑)，直至铜接头头中压环的位置露出；
⑤装上内压缩环，用钩形扳手拧紧对开帽；
⑥在上端安装漏管瓦(注意检查编号)，将翻过来的端膜再翻回来；
⑦依次套上外压环、内压环和拼接帽；
⑧另一端也按照④-⑦的顺序操作。
注意:组装后，膜的每一部分必须紧密贴在侧压机的框架上，以防止松动。
2.仪器的组装和使用
(1)仪器装配:用三脚架做支撑，用M20滚花铜螺母连接。
(2)高压氮气瓶与仪表的连接:如果使用高压氮气源，将仪表附件泄压表的进气端与氮气瓶连接，出气口用φ6×1尼龙管连接，另一端与仪表上标有“氮气源”的接头连接。
3.压力计的调试
工作前，应对仪器进行调试，检查仪器是否正常；如有异常现象，必须处理并消除，以免工作中断。
(1)工作前注水标准检查:按照操作顺序进行注水。如果发现注水缓慢或不进水，说明注水系统已经堵塞或堵塞。常见的故障是注水阀，一般是阀膜粘在孔口上造成的。此时不需要拆卸阀门，用“反冲法”即可排除故障。排除方法是:将储气罐加压至0.5MPa以上，关闭排水阀和调零阀，打开其他阀门，缓慢给管道加压(加压前将侧压装置放入校准筒内，打开水箱注水盖)。当你听到水箱里有水的声音，说明管道通畅。当压力在0.5MPa以上时，如果水箱内仍然没有噪音，说明管道堵塞严重。此时，必须拆下管道进行检查。一般堵塞的部位是注水阀和从注水阀到水箱的管道，其他部位不要轻易拆卸。
(2)弹性膜渗水检查:仪器充满水后，在没有外力约束的情况下，将侧压装置立在仪器旁，缓慢加压侧压装置至0.05MPa；当弹性膜膨胀时，检查膜上是否有泄漏。如果有泄漏，立即更换弹性膜。
(3)内套管的使用说明:
图5-18 3号孔导管(图中数字为孔号)
这种内套管是3号孔专用的。做弹性膜结合力校准试验时，应将管子从3号孔中拔出；测试结束后，重新插入进行其他测试。
这种内套管可以在1，2和氮气源中使用。
4.显示仪表的调整和使用说明
(1)将仪器接通电源，连接电测量管的输出插头；测试前，校准前预热半小时。
(2)校准时，需要拔出No的快速插头。1和2号孔，并更换为本仪器专用的插头连接管，使其不1和2号孔可以沟通。
(3)校准过程:
图5-19 1.2和氮源孔专用套管
(1)注水按操作顺序，将测量管水位注满到零刻度线，然后调节调零旋钮，直到显示仪表输出为400mV；
(2)打开注水阀，稍加加压(压力应小于0.05MPa，将水返回水箱)使测量管水位逐渐降低到400mm，调节调零旋钮，直至仪表输出为零；
(3)按上述方法反复调整几次，显示仪即可当场记录；
④切勿调整调零锁紧螺母。调零在仪器出厂前已经调试好，清洗仪器和测量管测量时会进行调整。
(三)仪表出厂检验标准
PY型旁压计出厂前的主要检查项目有:
(1)稳定性:在各级工作压力下，1min初始调整范围内的允许波动值应小于或等于0.0025MPa
(2)密封:在额定工作压力下，切断气源4小时，仪表压降值应小于等于0.1 MPa；
(3)电压调节值:最大电压调节值不应低于2.5MPa
(4)注水:当注水压力小于0.05MPa时，应在5分钟内充满工作腔和回路；
(5)水箱的清洁度:水箱内不应有引起管道堵塞、影响测量管透明度的杂物；
(6)快速接头和仪表管道的耐压:不低于2.5MPa
(7)液位指示器的绝对误差:当整个行程为400 mm时，液位指示器的显示数字与标记数字之间的最大误差的绝对值不应超过4mm..