CN102109438B - 手持式土体实密度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手持式土体密实度检测装置，包括外筒和设置在外筒内的探测杆，所述探测杆顶部与外筒之间设有第一弹簧，所述探测杆上部开有限位销槽，所述限位销槽外侧对称设有限位销，限位销槽内侧设有与限位销配合的第二弹簧，第二弹簧使定位销压紧外筒内壁，所述外筒上部设有与限位销配合的限位销孔，所述探测杆底部设有一带有刻度的触探头。本发明结构简单、体积小、重量轻、造价低、操作方便，适合在岩土体稳定、隧道模拟开挖实验中使用。

Description

手持式土体实密度检测装置

技术领域

本发明涉及一种岩土体稳定实验研究、隧道模拟开挖实验用装置，尤其是一种手持式土体实密度检测装置。

背景技术

目前在土木工程领域普遍采用填土密实度检测仪检测土体密实度。这种仪器的结构复杂，一般包括机壳、横梁、荷载传感器、传动轴、探测杆、触探头、数据采集处理器、控制显示面板、通讯接口、电源盒；工作原理复杂，固定在机壳内腔的荷载传感器的底部连接传动轴、探测杆、触探头，当触探头向岩土体插入时，荷载传感器产生信号变化，经数据采集处理器采样、放大、计算显示，并由通讯接口传送到上位机进行智能化处理；该检测仪的工作原理是：首先在施力横梁施加向下的压力F，探测杆和触探头穿入岩土体一定深度δ，在此过程中，施加的压力F与复位弹簧反作用力2P和岩土体的反作用力N相互平衡，通过测量压力F和位移值δ，再根据平衡条件，可以得出岩土体反作用力N与位移值δ之间的关系。

平衡方程为：

F＝2P+N

                                                    (1)

或

N＝F-2P

                                                    (2)

其中F由压力传感器测得，而P则可以根据复位弹簧的位移量由数据采集处理器计算得出：

P＝k×δ

                                        (3)

k-复位弹簧弹性系数，为已知量；

δ-弹簧位移量，由位移传感器测得；则公式(2)可表示为：

N＝F-2k×δ                             (4)

最后，根据一定的物理关系，由数据采集处理器给出与岩土体密实度相关的各种物理、力学指标。

该检测仪原理比较复杂，虽然功能多，但相应的售价较高，体积和自重较大，质量为10Kg左右，不适合在实验环境中使用。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足和缺点，本发明提供了一种结构简单、体积小、重量轻、造价低、操作方便的手持式土体密实度检测装置。

本发明的技术方案为：一种手持式土体密实度检测装置，包括外筒和设置在外筒内的探测杆，所述探测杆顶部与外筒之间设有第一弹簧，所述探测杆上部开有限位销槽，所述限位销槽外侧对称设有限位销，限位销槽内侧设有与限位销配合的第二弹簧，第二弹簧使定位销压紧外筒内壁，所述外筒上部设有与限位销配合的限位销孔，所述探测杆底部设有一带有刻度的触探头。

第一弹簧的作用是缓冲岩土体的反作用力，相互配合的限位销和限位销孔的作用是确定第一弹簧的弹力和触探头的刻度值，在压力作用下，探测杆一方面向筒内缩进，使第一弹簧压缩，另一方面探测杆头部穿入岩土体，当限位销到达限位孔时，限位销弹出，限位销扣入限位销孔内，此时第一弹簧的弹力固定不变，触探头的刻度就表示探测杆头部穿入岩土体的深度。

优选地，所述探测杆沿长度方向上设有至少一个滑移槽，所述外筒上设有至少一个用来与滑移槽相配的滑移槽限位螺孔，螺钉旋入滑移槽限位螺孔内与滑移槽配合。这样的结构使得探测杆工作时在外筒内能稳定不会晃动或者转动，增加测量精确性。

优选地，所述触探头呈半球形或者圆锥形。半球形或圆锥形的触探头方便插入坚硬的岩土体内，可以更加精确的测出岩土体的实密度。

优选地，所述外筒顶部设有一封盖，封盖与第一弹簧配合。封盖的作用是方便探测杆和第一弹簧的安装。

本发明结构简单、体积小、重量轻、造价低、操作方便，适合在岩土体稳定、隧道模拟开挖实验中使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的分解示意图。

图3是本发明的使用状态图。

图中1.封盖，2.第一弹簧，3.外筒，4.限位销孔，5.第二弹簧，6.滑移槽限位螺孔，7.滑移槽，8.探测杆，9.触探头，10.限位销，11.限位销槽。

具体实施方式

下面通过附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

如图1所示，一种手持式土体密实度检测装置，包括外筒3和设置在外筒内的探测杆8，外筒3顶部设有一封盖1，探测杆8顶部与封盖1之间设有第一弹簧2。探测杆8上部开有两个相互对称的限位销槽11，每个限位销槽11外侧设有限位销10，限位销槽11内侧设有与限位销10配合的第二弹簧5，第二弹簧5使限位销10压紧外筒3内壁，外筒3上部对称设有两个与限位销10配合的限位销孔4；探测杆8沿长度方向上设有四个两两对称的滑移槽7，外筒3上设有八个用来与滑移槽7相配的滑移槽限位螺孔6，螺钉旋入滑移槽限位螺孔6内与滑移槽7配合；探测杆8底部设有一带有刻度的触探头9，触探头9呈半球形。

如图2所示，本发明的组装步骤为：先将限位销10及第二弹簧5置于探测杆8上的限位销孔4内，再将探测杆8插入外筒3内；然后将螺钉旋入外筒3上的滑移槽限位螺孔6内，与探测杆8上的滑移槽7相互配合；最后安装第一弹簧2及封盖1。

本发明中的外筒3和探测杆8均可以用塑料制作，触探头9可以用硬度相对较高的金属材料制作，弹簧和限位销均可采用标准件。

参照图3，本发明的工作原理是：在压力F1作用下，探测杆8顶部一方面向外筒顶部缩进，使第一弹簧2压缩，另一方面触探头9穿入岩土体。当限位销10到达限位销孔4时，限位销10在第二弹簧5作用下部分弹出到限位销孔4中使探测杆8定位，此时压力F2等于第一弹簧2的反作用力，触探头9的刻度就表示其穿入岩土体的深度，由于限位销10的作用保证了第一弹簧2的反作用力不变(即压力F2不变)，因此，该刻度值可以代表岩土体的相对密实程度。

与现有的岩土体密实度检测仪相比，本发明的结构大为简化，加工制作方便，重量轻，造价低廉，适用于岩土体稳定、隧道模拟开挖实验中的人工岩土体密实度的检测。

Claims (3)

1.一种手持式土体密实度检测装置，包括外筒和设置在外筒内的探测杆，其特征在于：所述探测杆顶部与外筒之间设有第一弹簧，所述外筒顶部设有一封盖，封盖与第一弹簧配合，所述探测杆上部开有限位销槽，所述限位销槽外侧对称设有限位销，限位销槽内侧设有与限位销配合的第二弹簧，第二弹簧使限位销压紧外筒内壁；所述外筒上部设有与限位销配合的限位销孔，所述探测杆底部设有一带有刻度的触探头。

2.根据权利要求1所述的手持式土体密实度检测装置，其特征在于：所述探测杆沿长度方向上设有至少一个滑移槽，所述外筒上设有至少一个用来与滑移槽相配的滑移槽限位螺孔，螺钉旋入滑移槽限位螺孔内与滑移槽配合。

3.根据权利要求1所述的手持式土体实密度检测装置，其特征在于：所述触探头呈半球形或者圆锥形。