CN107542077A - 一种非中空结构的静力触探探头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种非中空结构的静力触探探头，其包括端阻力测量系统、侧阻力测量系统和尾部传力系统，依次连接。在实际工程中，静力触探探头很难保持垂直贯入，传统的中空结构的应变筒可能受到弯矩而发生变形，导致测量结果出现偏差。此外，制作应变片所用金属的电工特性受到温度的影响，导致测量结果也会受到温度的影响。为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种非中空结构的静力触探探头，其采用拉压力感应单元作为静力触探探头的传感装置，替代了传统的应变筒上贴应变片的方法，增大了测量范围，而且还降低了由于探头贯入不垂直而产生弯矩的影响，提高了应变片工作的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程勘察领域，尤其涉及到岩土勘察工程中的原位测试试验。
背景技术
静力触探试验(Static Cone Penetration Test)是岩土工程勘察的一项非常重要的原位测试试验,其利用准静力以恒定的贯入速率将圆锥探头通过一系列的探杆压入土中，根据测得的探头锥尖阻力和侧摩阻力大小来间接判定土的物理力学性质。静力触探试验能够划分土层，评价地基土的工程特性，探寻和确定桩基持力层，预估打入桩沉桩可能性和单桩承载力和检验人工填土的密实度及地基加固效果等。
静力触探探头作为测量锥尖阻力和侧摩阻力等参数的仪器，决定着整个静力触探试验能否反映地质的真实情况。目前，静力触探探头已广泛应用于陆地或者海洋地质勘探，但其仍然存在一些技术缺陷：
传统的静力触探探头，例如用于微型静力触探仪的探头(CN 102926370 A)、能够消除海水深度影响的一种静力触探探头(CN 106480870 A)、拆装式可视化静力触探探头(CN 105002879 A)等，其应变片直接贴在探头的应变筒中，通过测量应变筒的轴向应变来得到锥尖阻力和侧摩阻力。然而，在实际工程中，静力触探探头很难保持垂直贯入，应变筒可能受到弯矩而发生变形，导致测量结果不稳定和出现偏差。此外，由于制作应变片所用金属的电工特性受到温度的影响，测量结果会受到温度的影响，所以应该考虑应变片电路的温度补偿，将补偿片贴在材料相同且不受外力作用的部件上。而传统的静力触探探头的应变筒会受力发生变形，故难以考虑温度自补偿。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种非中空结构的静力触探探头。
本发明提供了一种非中空结构的静力触探探头，包括非中空结构的静力触探探头本体，所述非中空结构的静力触探探头包括端阻力测量系统、侧阻力测量系统和尾部传力系统，依次连接，
所述的端阻力测量系统包括锥头1、密封圈3、拉压力感应单元4、拉压力感应单元4的数据传输线8，锥头1与拉压力感应单元4连接之间设置有密封圈3；
所述侧阻力测量系统包括摩擦筒7，内部设置有拉压力感应单元安装部件9、摩擦筒下端腔室20、摩擦筒上端腔室21、通线孔6、螺纹孔10、密封圈12、拉压力感应单元13、拉压力感应单元安装部件17、拉压力感应单元13的数据传输线15、连接杆腔室22、螺纹孔16、通线孔18，其中，腔室20和腔室21位于通线孔6两端，数据传输线8位于通线孔6内，数据传输线8末端连接拉压力感应单元安装部件9，传输线15位于通线孔18内部；部件9、部件10、部件12、部件13、部件15、部件16、部件17依次连接，部件13及以后各部件位于连接杆腔室22内部；连接杆腔室22末端与部件23连接；
所述的尾部传力系统包括连接杆19和通线孔23，通线孔23位于连接杆19内部，通线孔23设置与部件17连接的传输线。
所述锥头1为实心的不锈钢圆锥，其尖端为贯入端，其平底端设有与所述拉压力感应单元4连接的内螺纹螺柱2。
所述摩擦筒7为不锈钢圆柱，其下端设有与所述拉压力感应单元4连接的内螺纹螺柱5和容纳拉压力感应单元4的空腔室20，其上端设有与所述拉压力感应单元安装部件9连接的螺纹孔10和空腔室21。
所述拉压力感应单元4的两端为螺柱，其中间为传感部位。所述拉压力感应单元4的下端安装于所述锥头1的平底端，上端安装于所述摩擦筒7的内螺纹螺柱端，其传感部位置于所述摩擦筒7的空腔室20。
所述连接杆19下端设有与拉压力感应单元安装部件17连接的螺纹孔16和容纳拉压力感应单元13的空腔室。
所述拉压力感应单元安装部件9设有与所述拉压力感应单元13连接的螺纹柱和与所述摩擦筒7连接的螺纹孔10。
所述拉压力感应单元安装部件17设有与所述拉压力感应单元13连接的内螺纹柱和与所述连接杆19连接的螺纹孔16，所述拉压力感应单元安装部件13还设有通线孔18。
所述拉压力感应单元13的两端为螺柱，其中间为传感部位。所述拉压力感应单元13的下端与拉压力感应单元安装部件9连接，上端与拉压力感应单元安装部件17连接。
所述拉压力感应单元安装部件9与所述摩擦筒7连接，所述拉压力感应单元安装部件与所述连接杆19连接，所述拉压力感应单元13的传感部位置于所述连接杆19的空腔室22，所述拉压力感应单元安装部件9置于所述摩擦筒7的空腔室21，所述拉压力感应单元安装部件17置于所述连接杆19的空腔室22。
所述摩擦筒7设置了所述通线槽24，所述连接杆19设置了所述通线槽25，所述拉压力感应单元安装部件17设置了通线孔18。
作为本发明的进一步改进，应变片集成在所述拉压力感应单元4和所述拉压力感应单元13内，大大降低了由于探头贯入不垂直而产生弯矩的影响，提高了应变片工作的稳定性。
作为本发明的进一步改进，所述拉压力感应单元4和所述拉压力感应单元13能够进行温度自补偿。
作为本发明的进一步改进，所述拉压力感应单元4与所述摩擦筒7之间的间隙形成腔室，所述拉压力感应单元13与所述连接杆19之间的间隙形成腔室。当外界有侧压力时，由于探头的刚度较大和所述间隙的存在，所述拉压力感应单元不会受力，因此，避免了侧压力的影响，进而提高了探头的精度。
作为本发明的进一步改进，所述拉压力感应单元13通过所述拉压力感应单元安装部件9和所述拉压力感应单元安装部件17安装于所述摩擦筒7和所述连接杆19之间。
作为本发明的进一步改进，所述摩擦筒7设置了所述通线槽24，所述连接杆19设置了所述通线槽25，所述拉压力感应单元安装部件17设置了通线孔18。
作为本发明的进一步改进，所述连接杆19比所述摩擦筒7的外径小2-3mm，这能够减小连接杆与土体之间的摩擦阻力，进而减少所需的贯入动力，降低动力装置的要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用所述拉压力感应单元作为静力触探探头的传感装置，替代了传统的应变筒上贴应变片的方法。
本发明的有益效果是：本发明采用的拉压力感应单元增加了测量范围，而且降低了由于探头贯入不垂直而产生弯矩的影响，提高了应变片工作的稳定性。同时，本发明采用的拉压力感应单元能够进行温度自补偿，从而消除温度对测量结果的影响。
附图说明
图1是本发明的非中空结构的静力触探探头的结构剖面图1。
图2是本发明的非中空结构的静力触探探头的结构剖面图2。
附图1～附图2中标号：锥头1，内螺纹螺柱2，密封圈3，拉压力感应单元4，内螺纹螺柱5，通线孔6，摩擦筒7，拉压力感应单元4的数据传输线8，拉压力感应单元安装部件9，螺纹孔10，内螺纹柱11，密封圈12，拉压力感应单元13，内螺纹螺柱14，拉压力感应单元13的数据传输线15，螺纹孔16，拉压力感应单元安装部件17，通线孔18，连接杆19，空腔室20，摩擦筒腔室21，连接杆腔室22，通线孔23，通线槽24，通线槽25。
具体实施方式
以下通过具体实施例和附图解释本发明，但本发明不局限于此。
实施例1
如附图1所示，本发明提供了一种非中空结构的静力触探探头，包括非中空结构的静力触探探头本体，所述非中空结构的静力触探探头包括所述非中空结构的静力触探探头包括端阻力测量系统、侧阻力测量系统和尾部传力系统，依次连接，
所述的端阻力测量系统包括锥头1、密封圈3、拉压力感应单元4、拉压力感应单元4的数据传输线8，锥头1与拉压力感应单元4连接之间设置有密封圈3；
所述侧阻力测量系统包括摩擦筒7，内部设置有拉压力感应单元安装部件9、摩擦筒下端腔室20、摩擦筒上端腔室21、通线孔6、螺纹孔10、密封圈12、拉压力感应单元13、拉压力感应单元安装部件17、拉压力感应单元13的数据传输线15、连接杆腔室22、螺纹孔16、通线孔18，其中，腔室20和腔室21位于通线孔6两端，数据传输线8位于通线孔6内，数据传输线8末端连接拉压力感应单元安装部件9，传输线15位于通线孔18内部；部件9、部件10、部件12、部件13、部件15、部件16、部件17依次连接，部件13及以后各部件位于连接杆腔室22内部；连接杆腔室22末端与部件23连接；
所述的尾部传力系统包括连接杆19和通线孔23，通线孔23位于连接杆19内部，通线孔23设置与部件17连接的传输线。
实施例2
如附图1和2所示，在实施例1的基础上，所述锥头1的平底端设有内螺纹螺柱，所述摩擦筒7的下端设有内螺纹螺柱5和空腔室20，所述摩擦筒7中心设有通线孔6，所述摩擦筒7的上端设有空腔室21和螺纹孔10，所述连接杆19的下端设有空腔室22和螺纹孔16，所述连接杆19的上端与探杆连接，所述连接杆19内设通线孔23，所述拉压力感应单元4两端设有外螺纹柱，所述拉压力感应单元4的中部为感应单元部位，所述拉压力感应单元13两端设有外螺纹柱，所述拉压力感应单元13的中部为感应单元部位，所述拉压力感应单元安装部件9设有内螺纹柱11和螺纹孔10，所述拉压力感应单元安装部件17设有内螺纹螺柱14、螺纹孔16和通线孔18，所述摩擦筒7设置了所述通线槽24，所述连接杆19设置了所述通线槽25，所述拉压力感应单元安装部件17设置了通线孔18。
所述拉压力感应单元4的下端与所述锥头1的平底端通过螺纹机械咬合连接。
所述拉压力感应单元4的数据传输线8通过所述摩擦筒7的中心通线孔6、所述通线槽24、所述摩擦筒7的上端空腔室21、所述连接杆19的下端空腔室22、所述通线槽25、所述连接杆19的中心通线孔23。所述拉压力感应单元4的上端与所述摩擦筒7的下端通过螺纹机械咬合连接，所述拉压力感应单元4的感应单元部位置于所述摩擦筒7的下端空腔室20，所述拉压力感应单元4的感应单元部位的外表面与所述摩擦筒7下端空腔室的内表面的间隙为0.1-0.5mm。
所述拉压力感应单元13的下端与所述拉压力感应单元安装部件9通过螺纹机械咬合连接，所述拉压力感应单元13的上端与所述拉压力感应单元安装部件17通过螺纹机械咬合连接，所述拉压力感应单元13感应单元部位置于所述连接杆19的下端空腔室22，所述拉压力感应单元13的感应单元部位的外表面与所述连接杆19下端空腔室的内表面的间隙为0.1-0.5mm，所述拉压力感应单元13的数据传输线15通过所述拉压力感应单元安装部件17的通线孔18、所述通线槽25、所述间隙和所述连接杆19的通线孔23。
所述拉压力感应单元安装部件9置于所述摩擦筒7的上端空腔室21，所述拉压力感应单元安装部件9与所述摩擦筒7通过螺纹孔10用螺丝进行连接。
所述拉压力感应单元安装部件17置于所述连接杆19的下端空腔室22，所述拉压力感应单元安装部件17的外表面与所述连接杆19下端空腔室22的内表面的间隙为0.1-0.5mm，所述拉压力感应单元安装部件17与所述连接杆19通过螺纹孔16用螺丝进行连接。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种非中空结构的静力触探探头，其特征在于：所述非中空结构的静力触探探头包括端阻力测量系统、侧阻力测量系统和尾部传力系统，依次连接，
所述的端阻力测量系统包括锥头(1)、密封圈(3)、拉压力感应单元(4)、拉压力感应单元(4)的数据传输线(8)，锥头(1)与拉压力感应单元(4)连接之间设置有密封圈(3)；
所述侧阻力测量系统包括摩擦筒(7)，内部设置有拉压力感应单元安装部件(9)、摩擦筒下端腔室(20)、摩擦筒上端腔室(21)、通线孔(6)、螺纹孔(10)、密封圈(12)、拉压力感应单元(13)、拉压力感应单元安装部件(17)、拉压力感应单元(13)的数据传输线(15)、连接杆腔室(22)、螺纹孔(16)、通线孔(18)，其中，腔室(20)和腔室(21)位于通线孔(6)两端，数据传输线(8)位于通线孔(6)内，数据传输线(8)末端连接拉压力感应单元安装部件(9)，传输线(15)位于通线孔(18)内部；部件(9)、部件(10)、部件(12)、部件(13)、部件(15)、部件(16)、部件(17)依次连接，部件()13及以后各部件位于连接杆腔室(22)内部；连接杆腔室(22)末端与部件(23)连接；
所述的尾部传力系统包括连接杆(19)和通线孔(23)，通线孔(23)位于连接杆(19)内部，通线孔(23)设置与部件(17)连接的传输线。
2.根据权利要求1所述的非中空结构的静力触探探头，其特征在于：所述锥头(1)为实心的不锈钢圆锥，其尖端为贯入端，其平底端设有与所述拉压力感应单元4连接的内螺纹螺柱(2)；
所述摩擦筒(7)为不锈钢圆柱，其下端设有与所述拉压力感应单元(4)连接的内螺纹螺柱(5)和容纳拉压力感应单元(4)的空腔室(20)，其上端设有与所述拉压力感应单元安装部件(9)连接的螺纹孔(10)和空腔室(21)；
所述拉压力感应单元(4)的两端为螺柱，其中间为传感部位；所述拉压力感应单元(4)的下端安装于所述锥头(1)的平底端，上端安装于所述摩擦筒(7)的内螺纹螺柱端，其传感部位置于所述摩擦筒(7)的空腔室(20)；
所述连接杆(19)下端设有与拉压力感应单元安装部件(17)连接的螺纹孔(16)和容纳拉压力感应单元(13)的空腔室；
所述拉压力感应单元安装部件(9)设有与所述拉压力感应单元(13)连接的螺纹柱和与所述摩擦筒(7)连接的螺纹孔(10)；
所述拉压力感应单元安装部件(17)设有与所述拉压力感应单元(13)连接的内螺纹柱和与所述连接杆(19)连接的螺纹孔(16)，所述拉压力感应单元安装部件(13)还设有通线孔(18)；
所述拉压力感应单元(13)的两端为螺柱，其中间为传感部位；所述拉压力感应单元(13)的下端与拉压力感应单元安装部件(9)连接，上端与拉压力感应单元安装部件(17)连接；
所述拉压力感应单元安装部件(9)与所述摩擦筒(7)连接，所述拉压力感应单元安装部件与所述连接杆(19)连接，所述拉压力感应单元(13)的传感部位置于所述连接杆(19)的空腔室(22)，所述拉压力感应单元安装部件(9)置于所述摩擦筒(7)的空腔室(21)，所述拉压力感应单元安装部件(17)置于所述连接杆(19)的空腔室(22)；
所述摩擦筒(7)设置了所述通线槽(24)，所述连接杆(19)设置了所述通线槽(25)，所述拉压力感应单元安装部件(17)设置了通线孔(18)。
3.根据权利要求1所述的非中空结构的静力触探探头，其特征在于：拉压力感应单元(4)为实心测力设备，承受荷载范围0-500kN,自带温度补偿，测量精度高。
4.根据权利要求1所述的非中空结构的静力触探探头，其特征在于：所述拉压力感应单元(4)与所述摩擦筒(7)之间的间隙形成腔室，所述拉压力感应单元(13)与所述连接杆(19)之间的间隙形成腔室。
5.根据权利要求1所述的非中空结构的静力触探探头，其特征在于：所述拉压力感应单元(13)通过所述拉压力感应单元安装部件(9)和所述拉压力感应单元安装部件(17)安装于所述摩擦筒(7)和所述连接杆(19)之间。
6.根据权利要求1或权利要求5所述的非中空结构的静力触探探头，其特征在于：所述摩擦筒(7)设置了所述通线槽(24)，所述连接杆(19)设置了所述通线槽(25)，所述拉压力感应单元安装部件(17)设置了通线孔(18)。
7.根据权利要求1所述的非中空结构的静力触探探头，其特征在于：所述连接杆(19)比所述摩擦筒(7)的外径小2-3mm。
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| CN107542077B (zh) | 2019-08-06 |
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