CN102817345B - 一种用于多功能孔压静力触探的地震波自动触发装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于多功能孔压静力触探的地震波自动触发装置，该装置包括一对多孔铁架（1）、长螺栓（2）、木柄（3）、导线（4）、尼龙绳（5）、铁锤（6）以及一个L型铁板（7）；一对多孔铁架平行安装在多功能孔压静力触探车厢外壁上，位于L型铁板的正上方；木柄的上端开设有圆形小孔，长螺栓通过木柄的圆柱小孔与多孔铁架上的圆形小孔相连接，木柄的另下端与铁锤相连；导线将光电脉冲触发仪与铁锤连接，使得光电脉冲触发仪在发出采集提示信号后，可通过导线将初始的地震波信号进行存储；尼龙绳系于铁锤的一端，L型铁板置于铁锤的另一端，并由卡车或其它静荷载固定在地面上。该测量方法具有方便、快速、准确以及可重复性高、质量控制良好等特点，为土木工程勘探实践提供有力的测试工具。

Description

一种用于多功能孔压静力触探的地震波自动触发装置

技术领域

本发明涉及一种地基土原位剪切波速的测定新方法，属于岩土工程测试领域中一种能够良好控制剪切波激发强度的多功能孔压静力触探自动触发装置。

背景技术

静力触探是指利用压力装置将有触探头的触探杆压入试验土层，通过量测系统测试土的贯入阻力、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、电阻率、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。地震波静力触探技术能有效的测量土层原位剪切波速和动剪切模量，具有快速、经济及原位等特点。当探头贯入一定的深度时，用铁锤人工敲击铁板进而激发剪切波，同时探头内置电路开始采集地震波波形数据并存储，一次存储完成后，自动将数据通过串口传送到地表计算机中，由计算机软件对采集数据进行处理及波形显示。剪切波速的测量受到剪切波传递方向与激振强度的影响，然而此两种因素均受到铁锤人工激发的影响。在当前的地震波静力触探试验中，通常采用人工手提铁锤敲打铁板的方式激发剪切波，此方法具有如下缺点：1）所激发的剪切波传递方向不确定，原因在于受到人为因素的影响，铁锤在铁板的敲击点不确定，进而影响着剪切波的传递方向；2）剪切波的激振强度不唯一，受到人为因素的影响，铁锤敲击铁板时用力大小或敲击能量不同，则激振强度不确定，同时也影响着剪切波的传递深度；3）当场地地形条件比较复杂时，人工手提铁锤敲打铁板时非常容易打击在地表或其他障碍物上，从而产生错误的剪切波，影响到测试的准确性；4）人工手提铁锤敲打铁板的方式费时而费力，不利于提高试验效率。总而言之，当前的地震波静力触探试验的剪切波速激发方式具有质量控制低、准确性低、可重复性差以及费时费力等缺点。

发明内容

技术问题：本发明要解决的技术问题是针对现有的地震波静力触探技术剪切波触发方式存在的缺陷，提出一种可良好控制剪切波激发强度的多功能孔压静力触探自动触发装置。

技术方案：本发明的用于多功能孔压静力触探的地震波自动触发装置包括一对多孔铁架、长螺栓、木柄、导线、尼龙绳、铁锤以及一个L型铁板；一对多孔铁架平行安装在多功能孔压静力触探车厢外壁上，且位于L型铁板的正上方；木柄的上端开设有圆形小孔，长螺栓通过木柄上端的圆柱小孔与多孔铁架上的圆形小孔相连接，木柄的下端与铁锤相连；导线将光电脉冲触发仪与铁锤连接，使得光电脉冲触发仪在发出采集提示信号后，可通过导线将初始的地震波信号进行存储；尼龙绳系于铁锤的一端，L型铁板置于铁锤的另一端，并由卡车或其它静荷载固定在地面上。

有益效果：本发明具有以下特点：试验开始前根据场地的地形条件，选择合适的高度采用长螺栓将木柄和多孔铁架相连，保证铁锤在做单摆运动时能撞击在L型铁板的竖板上。当探头贯入至一定的深度时，当光电脉冲触发仪传递采样信号之后，人工提起尼龙绳至某一固定的高度，然后释放尼龙绳，铁锤在重力作用下做单摆运动，敲击在L型铁板的竖板上，激发剪切波。光电脉冲触发仪接收初始的剪切波信号，地震波静力触探探头内置的检波仪检测到传递的剪切波后开始采集地震波的波形数据并存储，然后通过串口传送至地表的计算机中，由地表计算机软件对采集数据进行处理及波形显示。本触发装置保证了触发点能始终位于某一点处，且剪切波的激振强度能保持一致，具有良好的质量控制和可重复性，且准确性高、快速而有效。

附图说明

图1是本发明的测量原理图；

图2是触发装置示意图。

其中包括：多孔铁架1、长螺栓2、木柄3、导线4、尼龙绳5、铁锤6、L型铁板7。

具体实施方式

本发明是一种用于多功能孔压静力触探测量土层原位剪切波速和动剪切模量等参数的地震波自动触发装置，包括剪切波的触发装置、地震波静力触探探头，该设备主要由一对多孔铁架、长螺栓、木柄、导线、尼龙绳、铁锤以及一个L型铁板组成。一对多孔铁架焊接在车厢外壁上，位于L型铁板的正上方；木柄的一端开设有圆柱小孔，长螺栓通过木柄的圆柱小孔而与多孔铁架相连接，木柄的另一端与铁锤相连；导线将光电脉冲触发仪与铁锤连接，使得光电脉冲触发仪在发出采集提示信号后，可通过导线将初始的地震波信号进行存储；尼龙绳系于铁锤的一端，L型铁板置于铁锤的另一端，并由卡车等静荷载固定在地面上。

两个多孔铁架1之间的水平间距为45mm，多孔铁架中的圆孔直径为20mm。

长螺栓2的长度为60mm，螺丝直径为10mm，而头部直径20mm。

木柄3的直径为35mm，总长度为2000mm，端部圆柱小孔直径为15mm。

铁锤6的质量为10kg。

L型铁板7底部长度为350mm，上部竖起高度为100mm。

如图1所示为测量的原理图，将探头贯入某一深度，计算出剪切波触发点与检波仪的距离。地表计算机的采集系统准备完毕之后，传递信号至光电脉冲触发仪，光电脉冲触发仪提示可激发地震波。此时用铁锤击打铁板，激发地震波，同时触发采集系统通过光电脉冲触发仪开始进行采集，采集完成之后，由示波仪可以观察到所采集的波形。根据采集到的波形可以得出剪切波从激发到传到检波仪的延时时间。当探头贯入至下一个深度时，重复上述过程。根据剪切波在两个深度之间的传递距离与传递时间，即可计算出剪切波速，再由                                                

即得出土体的动剪切模量。

如图2所示为触发装置及其尺寸示意图，试验开始前根据场地的地形条件，选择合适的高度采用长螺栓将木柄和多孔铁架相连，保证铁锤在做单摆运动时能撞击在L型铁板的竖板上。当探头贯入至一定的深度时，当光电脉冲触发仪传递采样信号之后，人工提起尼龙绳至某一固定的高度，然后释放尼龙绳，铁锤在重力作用下做单摆运动，敲击在L型铁板的竖板上，激发剪切波。光电脉冲触发仪接收初始的剪切波信号，地震波静力触探探头内置的检波仪检测到传递的剪切波后开始采集剪切波的波形数据并存储，然后通过串口传送至地表的计算机中，由地表计算机软件对采集数据进行处理及波形显示。本触发装置保证了触发点能始终位于某一点处，且剪切波的激振强度能保持一致，具有良好的质量控制和可重复性，且准确性高、快速而有效。

Claims (6)

1.一种用于多功能孔压静力触探的地震波自动触发装置，其特征在于该装置包括一对多孔铁架（1）、长螺栓（2）、木柄（3）、导线（4）、尼龙绳（5）、铁锤（6）以及一个L型铁板（7）；一对多孔铁架（1）平行安装在多功能孔压静力触探车厢外壁上，且位于L型铁板（7）的正上方；木柄（3）的上端开设有圆形小孔，长螺栓（2）通过木柄（3）上端的圆形小孔与多孔铁架（1）上的圆形小孔相连接，木柄（3）的下端与铁锤（6）相连；导线（4）将光电脉冲触发仪与铁锤（6）连接，使得光电脉冲触发仪在发出采集提示信号后，能够通过导线将初始的地震波信号进行存储；尼龙绳（5）系于铁锤（6）的一端，L型铁板（7）置于铁锤（6）的另一端，并由卡车或其它静荷载固定在地面上。

2.根据权利要求1所述的一种用于多功能孔压静力触探的地震波自动触发装置，其特征在于两个多孔铁架（1）之间的水平间距为45mm，多孔铁架中的圆孔直径为20mm。

3.根据权利要求1所述的一种用于多功能孔压静力触探的地震波自动触发装置，其特征在于长螺栓（2）的长度为60mm，螺丝直径为10mm，而头部直径20mm。

4.根据权利要求1所述的一种用于多功能孔压静力触探的地震波自动触发装置，其特征在于木柄（3）的直径为35mm，总长度为2000mm，端部圆形小孔直径为15mm。

5.根据权利要求1所述的一种用于多功能孔压静力触探的地震波自动触发装置，其特征在于铁锤（6）的质量为10kg。

6.根据权利要求1所述的一种用于多功能孔压静力触探的地震波自动触发装置，其特征在于L型铁板（7）底部长度为350mm，上部竖起高度为100mm。