CN104849771B - 岩土工程中地面土层的勘探装置和勘探方法 - Google Patents
岩土工程中地面土层的勘探装置和勘探方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种岩土工程中地面土层的勘探装置，包括依次连接的探头，环形套筒，推进杆以及流体容器；所述探头仅与所述环形套筒的内环连接，所述探头与所述环形套筒内环连接部与所述环形套筒外环之间形成所述流体通道的出口环面，所述出口环面上设置若干出水孔。
Description
技术领域
本发明涉及一种勘探装置，尤其是涉及一种岩土工程中地面土层的勘探装置和方法。
背景技术
湿陷性黄土在中国分布很广, 约占世界黄土分布总面积的4. 9%；黄土的主要特点是孔隙大、结构疏松、力学强度差，因此在浸水条件下极易发生湿陷变形，对工程造成严重危害．突出的工程问题是浸水时土体在上覆土层自重压力下或附加压力下发生显著的突然沉降, 导致上部结构物或设施破坏。
.在湿陷性黄土地区进行建设项目时,，为防止地基失稳事故的发生,，安全可靠、经济合理地进行工程设计、施工，必须根据湿陷性黄土的特点和工程要求，进行黄土的湿陷性评价。
黄土湿陷性评价主要依靠现场测试以及取样后室内试验。对于室内试验的方法，由于黄土具有不均匀性，即使在同一地点、同一土层上取样, 试验的结果差别也比较大,试验误差也比较大。勘察时布置的取样点一般都比较多, 取样数量亦比较大, 因此取样试验判定新黄土的湿陷性是一项比较繁重的工作。而因此常用对黄土湿陷变形进行现场测试，室内试验用于补充。
现有技术中，201210116539.4的发明专利提出了一种用于土层湿陷性勘探的测试装置，其通过使用探头转入土层，位于测试装置内的注水装置向探头位置注水，使其达到饱和，通过比较土体浸水前后强度的变化，判定土层的湿陷性。但是，该发明中的勘探装置，其探头截面积与套管外筒面积相等，出水口进能够设置于套管外筒的侧面，这样其出水位置距离探头与土层接触位置的较远，从而导致注水效果不好；并且，对于倾斜的土层，如果将探头倾斜插入，则注入的水大部分由低出的出水口流出，无法注入探头接触的土层。
发明内容
本发明提供了一种岩土工程中地面土层的勘探装置，能够解决上述发明的上述缺陷，在此将该发明全文引用于本发明的公开内容中。
作为本发明的一个方面，提供了一种岩土工程中地面土层的勘探装置，包括探头，环形套筒，推进杆以及流体容器；所述探头设置于勘探装置顶部，其上设置用于探测土层含水量的水分传感器；所述环形套筒位于所述探头后端，其通过顶柱与所述探头连接，所述顶柱侧面设置应力传感器，用于测量探头所受到的阻力；所述推进杆用于将探头压入土层中，其升入所述环形套筒内与所述顶柱连接；所述流体容器用于向所述土层注入流体；所述环形套筒为双层中间有空腔的环型圆筒，其双层壁内形成流体通道，所述流体容器的流体通过所述流体通道注入土层；所述探头仅与所述环形套筒的内环连接，所述探头与所述环形套筒内环连接部与所述环形套筒外环之间形成所述流体通道的出口环面，所述出口环面上设置若干出水孔。
优选的，上述方案中，所述出水环面不是水平设置。
优选的，上述方案中，所述探头为锥形探头，所述出水环面与水平面的夹角等于所述锥形母线与水平面的夹角。
优选的，上述方案中，所述探头侧面设置若干沿着锥形母线的凹槽，所述母线的延长线与所述出水孔的圆心位于同一条直线上。
优选的，上述方案中，所述出水孔由树脂薄膜封闭。
优选的，上述方案中，所述流体容器包括两个容器，其中第一容器内装有水，另外第二容器内装有有机溶剂，所述有机溶剂能够溶解所述树脂。
优选的，上述方案中，还包括两个阀门，分别用于控制所述第一容器和第二容器的流体排出。
作为本发明的另外一个方面，提供了上述勘探装置的勘探方法，包括如下步骤：(1)通过对推进杆施加压力，使勘探装置压入土层内，通过应力传感器测定土层内特定深度的阻力，推算出该处涂层的强度；（2）通过流体容器向所述土层内注入流体，使该土层含水量饱和，饱和后测定该处的饱和土体强度；（3）通过比较土体浸水前后强度的变化，判定土层的湿陷性。
优选的，上述勘探方法中，在步骤2中注入流体时，首先注入有机溶剂，使所述树脂薄膜溶解后，出水口打开；然后，注入水至该土层到达含水量饱和。
优选的，上述勘探方法中，在一个点的土层测量完毕之后，拔出勘探装置，使用硅树脂薄膜重新封闭出水口，再将勘探装置插入下一个深度的土层。
作为本发明的另外一个方面，提供了一种岩土工程中地面土层的勘探装置，包括探头，环形套筒，推进杆以及流体容器；所述探头设置于勘探装置顶部，其内设置用于探测土层含水量的水分传感器；所述环形套筒位于所述探头后端，其通过顶柱与所述探头连接，所述顶柱侧面设置应力传感器，用于测量探头所受到的阻力；所述推进杆用于将探头压入土层中，其升入所述环形套筒内与所述顶柱连接；所述流体容器用于向所述土层注入流体；所述环形套筒为双层中间有空腔的环型圆筒，其双层壁内形成流体通道，所述流体容器的流体通过所述流体通道注入土层；所述流体通道的开口朝下。
作为本发明的另外一个方面，提供了一种岩土工程中地面土层的勘探装置，包括探头，环形套筒，推进杆以及流体容器；所述探头设置于勘探装置顶部，其内设置用于探测土层含水量的水分传感器；所述环形套筒位于所述探头后端，其通过顶柱与所述探头连接，所述顶柱侧面设置应力传感器，用于测量探头所受到的阻力；所述推进杆用于将探头压入土层中，其升入所述环形套筒内与所述顶柱连接；所述流体容器用于向所述土层注入流体；所述环形套筒为双层中间有空腔的环型圆筒，其双层壁内形成流体通道；其特征在于：所述探头为锥形探头，其内部为空心结构，其底面与所述环形套筒相连，底面与环型圆筒空腔相连部分设置开口，用于将流体通道内流体导入其空心内部，所述探头侧面设置若干可开关出水口，所述出水口在勘探装置时关闭，在注入流体时打开。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的勘探装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的下述实施例，跟它们的优点和特征一起在此公开，将通过参考下列说明和附图变得明显。而且，应当理解，在此描述的各种各样的实施例的特征不互斥，并且能在各种各样的组合和换变过程中存在。
实施例一
参见图1，本发明的实施例的岩土工程中地面土层的勘探装置，包括探头1，环形套筒2，推进杆3以及流体容器4。探头1设置于勘探装置顶部，可以是锥形的或者是半球形的，其上设置水分传感器5，水分传感器5用于探测土层含水量，并且将所检测到的数据转送给后续的数据处理装置。环形套筒2位于探头1后端，其通过设置于其内的顶柱23与探头1连接，顶柱23的侧面设置应力传感器6，用于测量探头1所受到的阻力，应力传感器6将检测到的阻力数据传送给后续的数据处理装置。推进杆3用于将探头1压入土层中，推进杆3升入环形套筒2内与顶柱23固定连接。流体容器4用于向探头1所接触的土层注入流体。
本实施例中，环形套筒2为双层中间有空腔的环型圆筒，其双层壁内形成流体通道21，流体容器4的流体通过流体通道21注入土层。为了是流体能够尽可能地流到探头接触土层，探头1仅与环形套筒2的内环连接，探头1与环形套筒内环连接部与环形套筒外环之间形成流体通道21的出口环面22，出口环面22上设置若干出水孔，用于流出流体。该实施例中，通过这样减小探头与环形套筒的连接部分，从而在探头与环形套筒外筒之间形成了朝下的出口环面，使得由该出口环面流出的流体能够更好的流入到探头土层，提高注水效果。优选的，可以将探头1设置为锥形，探头1侧面设置若干沿着锥形母线的凹槽，其中母线的延长线与出水孔的圆心位于同一条直线上，从而形成位于探头1表面的导流槽，更加有利于流体的注入。
上述实施例中，由于环型套筒2内外环之间的前端没有探头部分，优选的，为了避免环型套筒内外环之间向下压入时的阻力，可以将出水环面设置为与水平面的夹角等于所述锥形母线与水平面的夹角，如图1所示，从而能够减小勘探装置向下压入时的阻力。
为了避免泥土堵塞注水通道，可以在出口环面22的上端设置如201210116539.4发明中所述的带孔隔板以及砂砾。或者，在本发明的一个实施例中，可以不设置带孔隔板以及砂砾，通过使用树脂薄膜如硅树脂薄膜将出水口封闭，而流体容器4包括两个容器，其中一个内装有水，另外内装有能够溶解树脂的有机溶剂如甲苯。注入流体时，首先注入有机溶剂，使所述树脂薄膜溶解后，出水口打开；然后，注入水至该土层到达含水量饱和。
实施例二
本发明的实施例二，提供了上述勘探装置的勘探方法，包括如下步骤：(1)通过对推进杆施加压力，使勘探装置压入土层内，通过应力传感器测定土层内特定深度的阻力，推算出该处涂层的强度；（2）通过流体容器向所述土层内注入流体，使该土层含水量饱和，饱和后测定该处的饱和土体强度；（3）通过比较土体浸水前后强度的变化，判定土层的湿陷性。其中土层的湿陷性的判断可以使用现有技术中已知的湿陷性判断方法，在此就不再具体阐述。
本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (3)
1.一种岩土工程中地面土层的勘探装置，包括探头，环形套筒，推进杆以及流体容器；所述探头设置于勘探装置顶部，其上设置用于探测土层含水量的水分传感器；所述环形套筒位于所述探头后端，其通过顶柱与所述探头连接，所述顶柱侧面设置应力传感器，用于测量探头所受到的阻力；所述推进杆用于将探头压入土层中，其升入所述环形套筒内与所述顶柱连接；所述流体容器用于向所述土层注入流体；所述环形套筒为双层中间有空腔的环型圆筒，其双层壁内形成流体通道，所述流体容器的流体通过所述流体通道注入土层；其特征在于：所述探头仅与所述环形套筒的内环连接，所述探头与所述环形套筒内环连接部与所述环形套筒外环之间形成所述流体通道的出口环面，所述出口环面上设置若干出水孔；所述流体通道的开口朝下；所述出水环面不是水平设置；所述探头为锥形探头，所述出水环面与水平面的夹角等于所述锥形母线与水平面的夹角；所述出水孔由树脂薄膜封闭，所述流体容器包括两个容器，其中第一容器内装有水，另外第二容器内装有有机溶剂，所述有机溶剂能够溶解所述树脂。
2.根据权利要求1所述的岩土工程中地面土层的勘探装置，其特征在于：所述探头侧面设置若干沿着锥形母线的凹槽，所述母线的延长线与所述出水孔的圆心位于同一条直线上。
3.一种权利要求1或2所述的勘探装置的勘探方法，包括如下步骤：(1)通过对推进杆施加压力，使勘探装置压入土层内，通过应力传感器测定土层内特定深度的阻力，推算出该处土层的强度；（2）通过流体容器向所述土层内注入流体，使该土层含水量饱和，饱和后测定该处的饱和土体强度；（3）通过比较土体浸水前后强度的变化，判定土层的湿陷性。
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