CN102518108A - 可取土样的环境孔压静力触探探头 - Google Patents

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刘松玉
蔡国军
邹海峰
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Abstract

本发明公布了一种可取土样的环境孔压静力触探探头，该探头以探杆（1）为主体，探杆（1）的顶部为推动杆（1.1），推动杆下为连接杆（1.2），在连接杆外面套有空心圆柱形取样管（2），在空心圆柱形取样管的顶部设定有圆锥台形凹槽，圆锥台形凹槽内部装有球形锁（3），在圆锥台形凹槽的下部为圆柱形取样空间，其内壁设有尼龙套管（4），在连接杆（1.2）下部设定有限位槽（1.3），限位槽（1.3）的下面设有三分量地震检波器（5），在三分量地震检波器（5）的下方为测斜仪（6），侧壁摩擦筒（7）位于测斜仪（6）的下方，在侧壁摩擦筒（7）的中部设有温度传感器（8），在侧壁摩擦筒（7）的下方连接有圆锥探头（10），孔压过滤环（9）位于侧壁摩擦筒（7）与圆锥探头（10）的连接处。

Description

可取土样的环境孔压静力触探探头
技术领域
本发明涉及一种可取土样的环境孔压静力触探探头，属于岩土工程和环境工程领域中一种能够采集污染地层中地下土样的静力触探装置。
背景技术
　静力触探技术是指利用压力装置将带有触探头的触探杆压入试验土层，通过量测系统测试土的锥尖阻力、侧壁摩阻力等，可确定土的某些基本物理力学特性，如土的变形模量、土的容许承载力等。静力触探技术至今已有80多年的历史。国际上广泛应用静力触探，部分或全部代替了工程勘察中的钻探和取样。我国于1965年首先研制成功电测式静力触探并应用于勘察。近几年随着传感器技术的快速发展，出现了很多新的静力触探技术，这些技术能够快速、准确地获得土层的孔隙水压力、地震波、污染物性状、温度、甚至影像。国外已将之大量应用于环境岩土工程领域。随着经济的快速发展，城市化和工业化进程的加快，土壤污染越来越严重，我们赖以生存的岩土圈环境日益恶化，环境岩土工程问题已成为我国岩土工程和环境工程工作者重要的研究课题。从20 世纪80年代中期开始，在国外的静力触探技术中，可用于样品采集的多功能探头已经有了很大的发展，随着环境岩土工程的发展，国际不少机构研制开发了用于CPT的新型传感器，进一步加强了CPT 技术在污染场地评价与环境岩土工程领域中的应用，促进了CPT向多功能、多领域方向的发展。我国在新型静力触探传感器的研究起步比较晚，目前国内广泛使用的单双桥静力触探根本不具有取样的功能，因此在需要由室内试验确定相关参数的岩土工程与环境工程课题中，传统的静力触探技术不能满足此要求。因此，发展可取土样的多功能环境孔压静力触探探头是非常有意义的。
发明内容
技术问题：本发明要解决的技术问题是针对国内现有单双桥静探技术存在的缺陷，提出一种可用于环境领域的可取土样的环境孔压静力触探探头。
技术方案：本发明的可取土样的环境孔压静力触探探头主要部位为探杆，探杆的顶部为推动杆，推动杆下为连接杆，在连接杆外面套有空心圆柱形取样管，在空心圆柱形取样管的顶部设定有圆锥台形凹槽，圆锥台形凹槽内部装有球形锁，在圆锥台形凹槽的下部为圆柱形取样空间，其内壁设有尼龙套管，在连接杆下部设定有限位槽，限位槽的下面设有三分量地震检波器，在三分量地震检波器的下方为测斜仪，侧壁摩擦筒位于测斜仪的下方，在侧壁摩擦筒的中部设有温度传感器，在侧壁摩擦筒的下方连接有圆锥探头，孔压过滤环位于侧壁摩擦筒与圆锥探头的连接处。
所述的圆锥探头的锥角为60°，锥底截面积为10 cm2，侧壁摩擦筒表面积150 cm2。
所述的空心圆柱形取样管内径为36mm，外径为50mm，长度100cm，底部设有切割嘴。
所述的空心圆柱形取样管的顶部空心梯形凹槽上底面长度为15mm，下底面长度为7mm，高为20mm。。
所述的球形锁直径为10mm。
所述的限位槽，其上底面为7mm，下底面为15mm，高度为7mm。
提取土样的具体操作步骤为：
1. 将探头贯入到指定的深度，然后停止贯入；
2. 将探杆1上提收回，使连接杆1.2下部的限位槽1.3与空心圆柱形取样管2顶部的凹槽相对，球形锁嵌入两凹槽之间，使得探杆1不能单独贯入；
3. 继续往下贯入探头，使土样进入空心取样管2内，得到土样后停止贯入；
4. 将取样装置取回地表，拆除探头装置，并将土样取出密封保存，然后清洗设备；
5. 取样结束，并可重复上述过程进行另一深度的取样。
有益效果：本发明解决了国内现有的单双桥静探技术不能取土样的缺陷，能在最大贯入深度内的指定深度取出土样，取出的土样能保持原状土的物理性质，并且避免人直接接触土样。
附图说明
图1是本发明的元件装置图；
其中有：推动杆1.1、连接杆1.2、限位槽1.3、空心圆柱形取样管2、球形锁3、尼龙套管4、三分量地震检波器5、测斜仪6、侧壁摩擦筒7、温度传感器8、孔压过滤环9、圆锥探头10。
具体实施方式
本发明的可取土样的环境孔压静力触探探头包括：探杆1（包括推动杆1.1、连接杆1.2、限位槽1.3）、空心圆柱形取样管2、球形锁3、尼龙套管4、三分量地震检波器5、测斜仪6、侧壁摩擦筒7、温度传感器8、孔压过滤环9、圆锥探头10。
该探头主要部位为探杆，探杆的顶部为推动杆1.1，推动杆1.1下为连接杆1.2，在连接杆1.2外面套有空心圆柱形取样管2，在空心圆柱形取样管2的顶部设定有圆锥台形凹槽，圆锥台形凹槽内部装有球形锁3，在圆锥台形凹槽的下部为圆柱形取样空间，其内壁设有尼龙套管4，在连接杆1.2下部设定有限位槽1.3，限位槽1.3的下面设有三分量地震检波器5，在三分量地震检波器5的下方为测斜仪6，侧壁摩擦筒7位于测斜仪6的下方，在侧壁摩擦筒7的中部设有温度传感器8，在侧壁摩擦筒7的下方连接有圆锥探头10，孔压过滤环9位于侧壁摩擦筒7与圆锥探头10的连接处。
该探头集成了常规静力触探、地震波静力触探的功能（可测端阻、摩阻、倾斜、孔压和地震波）及取地下土样的功能，进一步发展了多功能CPTU技术的内容。
提取土样的具体操作步骤为：
1. 将探头贯入到指定的深度，然后停止贯入；
2. 将探杆上提收回，使连接杆1.2下部的限位槽1.3与空心圆柱形取样管2顶部的凹槽相对，球形锁嵌入两凹槽之间，使得探杆不能单独贯入；
3. 继续往下贯入探头，使土样进入空心取样管2内，得到土样后停止贯入；
4. 将取样装置取回地表，拆除探头装置，并将土样取出密封保存，然后清洗设备；
5. 取样结束，并可重复上述过程进行另一深度的取样。

Claims (6)

1. 一种可取土样的环境孔压静力触探探头，其特征在于该探头中，探杆的上部为推动杆（1.1），下部为连接杆（1.2）；在连接杆（1.2）外面套有空心圆柱形取样管（2），在空心圆柱形取样管（2）的顶部设定有圆锥台形凹槽，圆锥台形凹槽内部装有球形锁（3），在圆锥台形凹槽的下部为圆柱形取样空间，圆柱形取样空间内壁设有尼龙套管（4），在连接杆（1.2）下部设定有限位槽（1.3），限位槽（1.3）的下面设有三分量地震检波器（5），在三分量地震检波器（5）的下方为测斜仪（6），侧壁摩擦筒（7）位于测斜仪（6）的下方，在侧壁摩擦筒（7）的中部设有温度传感器（8），在侧壁摩擦筒（7）的下方连接有圆锥探头（10），孔压过滤环（9）位于侧壁摩擦筒（7）与圆锥探头（10）的连接处。
2.根据权利要求1所述的可取土样的环境孔压静力触探探头，其特征在于圆锥探头（10）的锥角为60°，锥底截面积为10 cm2，侧壁摩擦筒（7）表面积150 cm2。
3.根据权利要求1所述的可取土样的环境孔压静力触探探头，其特征在于空心圆柱形取样管（2）的内径为36mm，外径为50mm，长度100cm，其底部设有切割嘴。
4.根据权利要求1所述的可取土样的环境孔压静力触探探头，其特征在于空心圆柱形取样管（2）的顶部圆锥台形凹槽上底面长度为15mm，下底面长度为7mm，高为20mm。
5.根据权利要求1所述的可取土样的环境孔压静力触探探头，其特征在于球形锁（3）直径为10mm。
6.根据权利要求1所述的可取土样的环境孔压静力触探探头，其特征在于连接杆（1.2）下部的限位槽（1.3）的外圆宽度为15mm ，内圆宽度为7mm，槽深为7mm。
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