CN103911980A - 动力触探自动记录仪 - Google Patents

Abstract

目前，我国工程勘察之动力触探试验仍由人工数数、记录，本发明用光——电变换技术使其变成自动数数、累计，经电脑识别信息的真伪后，再打印、记录，在填补国内技术空白的同时，提高了勘察成果的可靠性和准确度。它属于岩土工程勘察的技术领域，其技术内容含穿心锤控制激光，使重锤击数与仪器读数相一致；用接收器的动作实时差及信号出现率识别信息的真伪；建立与杆长修正系数高吻合的函数式输入电脑，方便、准确地修正击数。所以，本仪器具三大技术亮点。其结构方框图见图一、图二；以标贯试验为例，其安装、使用如图三。它配不同的锤子、探头、钻杆可进行四种不同的动力触探。

Description

动力触探自动记录仪

一、技术领域

本发明——动力触探自动记录仪，能自动地数数、记录作为工程勘察原位测试之一的动力触探试验之结果。目前我国进行此项测试时，仍用人工来数数和记录其击数。故在填补国内技术空白的同时，提高了勘察成果的可靠性及准确度。它涉及的技术领域是岩土工程勘察专业。 

二、背景技术

首先，它用光——电转换技术，把需计量的每次动作或某些天体行为(如雷击)，变为一次电脉冲，以门电路数数、叠加、显示、打印、记录，如防感应雷的浪涌保护器，就能自动显示发生其上的雷击次数。其次，还运用了电脑处理信息技术，使本仪器具有防误动作、伪操作能力；并按触探杆长方便地修正击数。 

三、发明内容

本发明内容有三部分。 

第一部分为主体，其结构如图1、图2，安装、使用见图3，进行动力触探试验时穿心重锤(其高大于30cm)在触探杆内，上下活动一次次地锤击打头，使探头不断贯入被试验的土层。为实现自动数数、累计、显示与打印，仪器利用动力触探试验的核心机具——重锤，控制激光信号的接收，经过光——电转换、门电路、计数器等，使落锤的击数与仪器的数数、记录，在有效总贯入度小于锤高时是绝对相一致的；然后将信息输入电脑进行识别为有效信息后，与作业的其他相关信息一起，由打印机打在试验记录表上。 

第二与第三部分是辅助的，前者是国标(GB50021-2001)对动力触探试验成果的使用，提出了击数应按触探杆长修正的问题，但它仅列表杆长短于20米 者；并缺标贯试验的；查找既不方便亦不准确；如用某些杆长修正的经验公式，还会出现修正系数在杆长较大时趋于零的情况，针对这些问题，发明人参照国标(GBJ7-89)的附表6-1，或国标(GB50021-2001)附录B，列出修正系数(α)——触探杆长(L)的曲线，按此建立高吻合度(大于0.999)的数学模型(函数式α＝0.515044628×e^{-0.072230903L}+0.59)，编程、输入电脑后，只要输入杆长，就可方便、准确地进行击数修正。 

后者是为避免误动作或人为伪操作而设，先将实际试验时重锤两击间的最小实时差测定后输入电脑作为基准，与激光接收器的动作实时差对比，动作实时差长者为可打印的正常数据；同时，如果1～3#接收器的信号出现率为100％者，亦属应打印的合理信息。两者有一个不达标者，可能是误动作或伪操作，虽然有读数显示，但均不能打印，以保证成果的可靠和准确。 

本发明的优点是，首先，它配套国内工程勘察广为使用于动力触探的球卡式自动落锤装置，适用性强，易于推广、应用。其次，其控制动作是落锤完全离开抓头，处于悬空状态时才隔断激光束，所以，它绝对不会影响或干扰动力触探时，重锤对探头具有的势能或冲击功，亦即不会影响其击数的多寡。最后，其计数是以光——电变换为主，计数器为简单的直流门电路，既不受声、光、电、磁或辐射的干扰，亦不对周边仪器产生不良的影响。 

本发明的亮点亦有三点，其一，它能自动地数数、记录和打印动力触探试验的击数。其二，可按触探杆长方便地、高精度(大于0.999)地修正击数。其三，设置了误动作和伪操作识别系统，有效地防止错、漏或作弊。此乃一般仪器很少具备的特点。 

四、附图说明

附图1是仪器的计数系统结构方框图，附图2是仪器的打印系统结构方框 图，附图3是仪器进行标准贯入测试时的安装示意图，其中a图是标贯试验前的情况，b图是标贯试验进行中的情况。图中，0、1、2、3、4为激光发射器，1′、2′、3′、4′是激光接收器，1′～3′连接门电路、计数器等，4′控制0～4的关闭。5为触探杆，6是立柱，7为钻孔，8是穿心重锤，9为打头，10是探头。 

标贯测试所得击数的计算如下：30cm段的总击数为1′的读数，首段0～10cm的击数是1′、2′两者之读数差，次段10～20cm的击数为2′、3′两者的读数差，末段20～30cm的击数是3′之读数。 

五、具体实施方式

现以动力触探测试之一的标准贯入试验为例，说明本仪器的安装、使用和具体操作。如图3a所示，把标贯测试的探头、钻杆、打头、穿心重锤、自动落锤机构等装好下入孔内，在钻杆的两侧各竖立柱一条，在左、右柱上分别装上激光发射器和激光接收器，仪器置于钻孔旁干燥的平地，使左柱的0发出的激光束齐平在打头上的穿心锤底，1、2、3、4分别置于其下方15cm、25cm、35cm、45cm处，而右柱的1′、2′、3′、4′分别能对应收到1、2、3、4的激光束。如此布置是因为试验要求探头贯入15cm后，完全进入土层，才开始进行测试。并要求分别记录贯入30cm、首10cm、次10cm和末10cm的击数，试验各段所得击数之计算见四的末段。合上仪器总开关，各接收器应收到信号，各显示器有读数，说明仪器运行正常，将全部读数清零，试验开始。使重锤上升到76cm自动落下，锤击打头一次，探头亦因此贯入土层，重复提升穿心锤至测试结束。当探头贯入15cm，锤子开始阻断1′的接收，门电路1开始计数。探头贯入25cm，门电路2立即计数。探头贯入35cm，门电路3遂行计数，如图3b所示。探头贯入45cm，隔断4′的接收，它马上关闭五个发射器，并用音频信号告知试验完 成，终止升锤。此时对信号进行识别，经电脑确认，如仪器两次动作的实时差长于先行输入电脑的，作为基准的提升重锤时两击间之时差；及1′～3′之信号出现率为100％者，说明信号是合格的，将作业的其他信息、杆长信息输入电脑，电脑对总击数和各段击数进行运算、处理、修正后，打印机将全部信息打印在试验的记录表格上。 

该仪器配以不同的穿心锤、探头、钻杆及杆长修正系数数模，可进行四种动力触探原位测试，满足岩土工程勘察的需求。 

本发明仅是一个设想，所以，当仪器样机制成后，应在不同的区域、地层、深度做大量的人工记录与自动记录的对比试验，以验证其可行性和准确性。 

Claims (1)

1.本发明解决了目前我国工程勘察的动力触探测试仍用人工数数、记录，填补了国内技术空白的同时，提高了勘察成果的可靠性与准确度。

本发明的技术特征是：首先，它能自动地数数、记录、打印动力触探试验的击数。其次，仪器可以识别读数的真伪，有效地防止可能出现的误动作或伪操作，保证读数的可靠性。最后，它能按触探杆的长度方便地、准确地修正击数，提高了勘察成果的准确性。

为此，特要求对本设想进行一项专利技术保护。申请保护的内容为两部分，其一，是用穿心重锤控制激光与光——电变换技术。其二，电脑识别信息系统，它由两者并联组成。前者用仪器动作的实时差，与先行输入电脑之试验时锤子两击间最短实时差对比；后者，是检查有效接收器的信号出现率是否百分之百。