CN102174808A - 一种双变形柱孔压静力触探探头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种孔压静力触探设备。一种双变形柱孔压静力触探探头，其特征在于：它包括第二变形柱、摩擦筒、第一变形柱、孔隙水压力传感器、透水滤器、锥头、第一应变片、第二应变片；第一变形柱的左端部与锥头的右端部螺纹连接，第一变形柱的右端部与探杆的左端部螺纹连接；摩擦筒位于第一变形柱外；摩擦筒与第一变形柱之间围成封闭的第一腔室、第二腔室，第一应变片贴在第一变形柱上；第二变形柱位于第二腔室内，第二应变片贴在第二变形柱上，锥头的右端面的透水通道的端口处螺纹连接有孔隙水压力传感器。本发明结构简单、紧凑，测量精度高，密封性好，对锥头阻力和侧壁摩擦力实现单独测量，消除了相互的影响。

Description

一种双变形柱孔压静力触探探头
技术领域
本发明涉及一种孔压静力触探设备，属于土体原位测试技术领域。
背景技术
国内长期以来依然是单桥静力触探占统治地位，孔压静力触探技术的应用都较少，只有少数单位在应用孔压静力触探。造成这种情况的主要原因孔压静探的探头结构复杂，国内的孔压探头质量并不好，探头质量差不仅影响着触探试验结果的精度，还影响着触探试验的速度，同时，也增加了试验成本。从国外购买探头，不仅价格昂贵，而且出现故障后返修周期长。
国内孔压静力触探探头还存在以下问题：
1.国内孔压静力触探探头结构较为复杂，大多不适用于深度大于30m的深孔触探，也不适用于较硬的土层。
2.国内孔压静力触探探头使用单变形柱，侧壁摩擦力的测量容易受锥尖阻力的影响，导致测量结果不准确。
3.防水密封性能不好，加之探头绝缘度差，容易电路受潮，导致探头报废。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单的双变形柱孔压静力触探探头。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种双变形柱孔压静力触探探头，其特征在于它包括第二变形柱4、摩擦筒5、第一变形柱6、孔隙水压力传感器7、透水滤器10、锥头11、第一应变片12、第二应变片15；第一变形柱6的左端部与锥头11的右端部螺纹连接，锥头11的左端为小头，第一变形柱6的右端部与探杆1的左端部螺纹连接，第一变形柱6内为通孔17，第一变形柱6上设有第一小孔18、第二小孔19；摩擦筒5位于第一变形柱6外，摩擦筒5的左端部与第一变形柱6的左端部相接触，摩擦筒5的右端部套在探杆1的左端部上；摩擦筒5与第一变形柱6之间围成封闭的第一腔室13、第二腔室14，第一腔室13位于第二腔室14的左侧，第一应变片12贴在第一变形柱6上，且第一应变片12位于第一腔室13内，第一腔室13由第一小孔18与通孔17相连通；第二变形柱4位于第二腔室14内，第二变形柱4的左端面与摩擦筒5的内台阶端面相接触，第二变形柱4的右端面与探杆的左端面相接触，第二变形柱4与摩擦筒5之间围成第三腔室21，第二应变片15贴在第二变形柱4上，且第二应变片15位于第三腔室21内，第二变形柱4上设有第三小孔20，第三腔室21由第三小孔20和第二小孔19与通孔17相连通；锥头11的右部内设有透水通道16、透水孔22，透水孔22与透水通道16相连通，锥头11的侧面的透水孔的端口处设有透水滤器10，锥头11的右端面的透水通道的端口处螺纹连接有孔隙水压力传感器7。
摩擦筒5的左端部与第一变形柱6的左端部之间设有第三密封圈8，摩擦筒5的左端面与锥头11之间设有密封垫9，摩擦筒5的左端面与探杆1之间设有第一密封圈2，摩擦筒5的左端部与探杆1之间设有第二密封圈3。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的结构简单、紧凑，适于深孔触探测量。
2、双变形柱设计，可以直接单独测出侧壁摩擦力，解决了单变形柱测量误差大的难题，本发明测量精度高。
3、可单独测量锥头的阻力。
4、密封结构设计合理，防水密封性能好，使用寿命长。
本发明可广泛应用于陆地以及海洋的土力学原位测试中，为地质勘察和工程勘察提供土力学数据。
附图说明
图1是本发明双变形柱孔压静力触探探头的结构示意图；
图2是本发明第一变形柱的结构示意图；
图3是本发明第二变形柱的结构示意图；
图4是本发明摩擦筒的结构示意图；
图5是本发明锥头的结构示意图；
图6是本发明透水滤器的结构示意图；
图中：1-探杆，2-第一密封圈，3-第二密封圈，4-第二变形柱，5-摩擦筒，6-第一变形柱，7-孔隙水压力传感器，8-第三密封圈，9-密封垫，10-透水滤器，11-锥头，12-第一应变片，13-第一腔室，14-第二腔室，15-第二应变片，16-透水通道，17-通孔，18-第一小孔，19-第二小孔，20-第三小孔，21-第三腔室，22-透水孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图6所示，一种双变形柱孔压静力触探探头，它包括第二变形柱4、摩擦筒5、第一变形柱6、孔隙水压力传感器7、透水滤器10、锥头11、第一应变片12、第二应变片15；第一变形柱6的左端部与锥头11的右端部螺纹连接(图1的左边为左端，右边为右端)，锥头11的左端为小头，第一变形柱6的右端部与探杆1的左端部螺纹连接，第一变形柱6内为通孔17，第一变形柱6上设有第一小孔18、第二小孔19；摩擦筒5位于第一变形柱6外，摩擦筒5的左端部与第一变形柱6的左端部相接触，摩擦筒5的左端部与第一变形柱6的左端部之间设有第三密封圈8(第三密封圈8位于第一变形柱6上的第三密封圈环形槽内，第三密封圈8的作用是防止土层中的细小颗粒和水分进入第一腔室，防止破坏电路)，摩擦筒5的左端面与锥头11之间设有密封垫9，摩擦筒5的右端部套在探杆1的左端部上，摩擦筒5的左端面与探杆1之间设有第一密封圈2，摩擦筒5的左端部与探杆1之间设有第二密封圈3(防止土层中的细小颗粒和水分进入第二腔室14，防止破坏电路)；摩擦筒5与第一变形柱6之间围成独立封闭的第一腔室13、第二腔室14(摩擦筒上设有阶梯槽，第一变形柱6上设有弧形槽，合在一起构成腔室)，第一腔室13位于第二腔室14的左侧(即第一腔室13靠近锥头11)，第一应变片12贴在第一变形柱6上(贴在变形敏感区)，且第一应变片12位于第一腔室13内，第一腔室13由第一小孔18与通孔17相连通；第二变形柱4位于第二腔室14内，第二变形柱4的左端面与摩擦筒5的内台阶端面相接触，第二变形柱4的右端面与探杆的左端面相接触，第二变形柱4与摩擦筒5之间围成第三腔室21，第二应变片15贴在第二变形柱4上(贴在变形敏感区)，且第二应变片15位于第三腔室21内，第二变形柱4上设有第三小孔20，第三腔室21由第三小孔20和第二小孔19与通孔17相连通；锥头11的右部内设有透水通道16、透水孔22，透水孔22与透水通道16相连通(透水孔22为4个，均匀分布)，锥头11的侧面的透水孔的端口处设有透水滤器10(起过滤作用)，锥头11的右端面的透水通道的端口处螺纹连接有孔隙水压力传感器7。
工作原理：
1、双变形柱孔压静力触探探头被贯入土体内时，锥头11所受阻力传递给第一变形柱6，第一应变片12的电阻随第一变形柱6的形变而改变，从而将阻力转变为电信号。
2、双变形柱孔压静力触探探头被贯入土体内时，土体中的水分通过透水滤器10进入锥头11中的透水通道16，孔隙水压力传感器7将水压转变为电信号。
3、双变形柱孔压静力触探探头被贯入土体内时，摩擦筒5将土体对其的侧壁摩擦力传递给第二变形柱4，第二应变片15的电阻随第二变形柱4的形变而改变，从而将摩擦筒5的侧壁摩擦力转变为电信号。

Claims (2)

1.一种双变形柱孔压静力触探探头，其特征在于它包括第二变形柱(4)、摩擦筒(5)、第一变形柱(6)、孔隙水压力传感器(7)、透水滤器(10)、锥头(11)、第一应变片(12)、第二应变片(15)；第一变形柱(6)的左端部与锥头(11)的右端部螺纹连接，锥头(11)的左端为小头，第一变形柱(6)的右端部与探杆(1)的左端部螺纹连接，第一变形柱(6)内为通孔(17)，第一变形柱(6)上设有第一小孔(18)、第二小孔(19)；摩擦筒(5)位于第一变形柱(6)外，摩擦筒(5)的左端部与第一变形柱(6)的左端部相接触，摩擦筒(5)的右端部套在探杆(1)的左端部上；摩擦筒(5)与第一变形柱(6)之间围成封闭的第一腔室(13)、第二腔室(14)，第一腔室(13)位于第二腔室(14)的左侧，第一应变片(12)贴在第一变形柱(6)上，且第一应变片(12)位于第一腔室(13)内，第一腔室(13)由第一小孔(18)与通孔(17)相连通；第二变形柱(4)位于第二腔室(14)内，第二变形柱(4)的左端面与摩擦筒(5)的内台阶端面相接触，第二变形柱(4)的右端面与探杆的左端面相接触，第二变形柱(4)与摩擦筒(5)之间围成第三腔室(21)，第二应变片(15)贴在第二变形柱(4)上，且第二应变片(15)位于第三腔室(21)内，第二变形柱(4)上设有第三小孔(20)，第三腔室(21)由第三小孔(20)和第二小孔(19)与通孔(17)相连通；锥头(11)的右部内设有透水通道(16)、透水孔(22)，透水孔(22)与透水通道(16)相连通，锥头(11)的侧面的透水孔的端口处设有透水滤器(10)，锥头(11)的右端面的透水通道的端口处螺纹连接有孔隙水压力传感器(7)。
2.根据权利要求1所述的一种双变形柱孔压静力触探探头，其特征在于：摩擦筒(5)的左端部与第一变形柱(6)的左端部之间设有第三密封圈(8)，摩擦筒(5)的左端面与锥头(11)之间设有密封垫(9)，摩擦筒(5)的左端面与探杆(1)之间设有第一密封圈(2)，摩擦筒(5)的左端部与探杆(1)之间设有第二密封圈(3)。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20110907

Assignee: WUHAN GEOLOGICAL RESOURCES AND ENVIRONMENT INDUSTRIAL TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE CO., LTD.

Assignor: China University of Geosciences (Wuhan)

Contract record no.: 2015420000056

Denomination of invention: Piezocone penetration test (CPTU) prober of dual-deformed column

Granted publication date: 20121219

License type: Exclusive License

Record date: 20150427

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
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Granted publication date: 20121219

Termination date: 20210224