CN108375395B - 标准贯入试验中力和速度信号的地下采集组件 - Google Patents
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Abstract
本发明是标准贯入试验中力和速度信号地下采集组件，连接于钻杆底端与标准贯入器之间，通过空心螺栓使上接头及其传力套筒与下接头及其支撑套连接为相对固定的整体，并使传力套筒和支撑套筒之间的压电式压力传感器为临界接合状态。花键套分别与传力套筒和支撑套筒的花键齿以及压电式压力传感器的齿形外套构成花键连接。本组件的压电式压力传感器和加速度传感器能够真实检出标准贯入器直接承受的力和运动速度，较彻底的解决了因触探杆变形弯曲或者触探杆与孔壁摩擦导致的锤击能量损耗，保证了测试数据的准确，因此在后期数据整理过程中不需要进行杆长修正。本发明具有结构合理、操作方便和试验数据准确可靠的突出优点。
Description
技术领域
本发明属于原位动力触探，特别是涉及一种标准贯入试验中力和速度信号地下采集组件。
背景技术
标准贯入试验(SPT)是原位动力触探常用的测试方法，其主要设备包括标准贯入器或动探头、钻杆、穿心锤、SPT分析仪和套筒式数据采集组件，该组件安装在穿心锤和取样杆之间的钻杆顶部，是地上设备之一。
套筒式数据采集组件中设置两个压电桥路传感器和两个加速度传感器，SPT分析仪接收各传感器提供的力和速度信号并实时转换为锤击能量，并予以显示和储存。
在试验过程中尤其是在试验深度较深时，由于触探杆受力变形弯曲或者触探杆与孔壁摩擦都会导致锤击能量的损耗，致使传递到标准贯入器的能量与地面上套筒式数据采集组件采集的数据经SPT分析仪转换的锤击能量不一致，造成试验数据不准确，为此在后期数据整理过程中需要进行杆长修正。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足而公开一种标准贯入试验中力和速度信号地下采集组件。
本发明为实现上述目的采取以下技术方案：一种标准贯入试验中力和速度信号地下采集组件，包括压电式压力传感器和加速度传感器，特征是，所述地下采集组件设有螺纹连接钻杆底端的上接头和连接标准贯入器上端的下接头，所述上接头底端螺纹连接一传力套筒，其结合部设有密封胶圈，所述下接头上端螺纹连接一支撑套筒，其接合部设有密封胶圈，所述支撑套筒封闭的一端固定有加速度传感器，所述传力套筒的中心滑动支撑有相对于传力套筒为轴向的空心螺栓，该空心螺栓与支撑套筒螺纹连接，所述传力套筒和支撑套筒之间设有环形的压电式压力传感器，该压力传感器分别与所述传力套筒和支撑套筒的端面临界接合，所述传力套筒和支撑套筒相对应的端部表面分别设有花键齿及与所述花键齿相啮合的一花键套，所述压电式压力传感器设有齿形外套，齿形外套与花键套相啮合，所述花键套对应上接头的一端设有与传力套筒的限位凸台相接合的止脱内凸台，花键套与上接头之间设有所述花键套的滑移间隔，所述传力套筒和支撑套筒与花键套的接合部分别设有密封胶圈，所述压电式压力传感器的齿形外套和支撑套筒的花键齿设有相对应的穿引压电式压力传感器信号输出线的缺齿部，支撑套筒设有与所述缺齿部连通的过线孔道，该过线孔道与空心螺栓的端口相衔接，所述上接头中设有安装电池和信号采集存储电路板的电路板仓，压电式压力传感器和加速度传感器的信号输出线穿过空心螺栓与信号采集存储电路板相应输入端相连接，所述上接头设有与其螺纹连接的塞状端盖，塞状端盖与上接头接合部设有密封胶圈，塞状端盖设有信号采集存储电路板输出线束的过孔及其线束密封胶圈。
本发明还可以采取以下技术措施：
所述空心螺栓的螺帽与传力套筒结合部设有弹簧垫圈。
所述支撑套筒设有径向螺孔，径向螺孔中设有紧定螺钉，紧定螺钉与空心螺栓紧密接合。
本发明的有益效果和优点在于：本力和速度信号地下采集组件连接于钻杆底端与标准贯入器之间，使之能够真实检出标准贯入器直接承受的力和运动速度，较彻底的解决了因触探杆受力变形弯曲或者触探杆与孔壁摩擦导致的锤击能量损耗，保证了测试数据的准确。本组件通过空心螺栓使上接头及其传力套筒与下接头及其支撑套连接为一整体，并使传力套筒和支撑套筒之间的压电式压力传感器为临界接合状态。花键套分别与传力套筒、支撑套筒的花键齿和压电式压力传感器齿形外套构成花键连接，一方面使上接头及其传力套筒、下接头及其支撑套筒和压电式压力传感器上下定位而避免发生旋转位移，另一方面可以使上接头及其传力套筒在锤击状态下轴向运动，通过压电力传感器真实的测出标贯器受力的大小。本发明具有结构合理、操作方便、后期数据整理不需要进行杆长修正和试验数据准确可靠的突出优点。
附图说明
附图1是本发明实施例结构示意图。
附图2是图1剖面示意图。
附图3是图2A-A放大视图。
图中标记：1上接头，1-1线束密封胶圈，1-2塞状端盖，2传力套筒，3花键套，3-1止脱内凸台，3-2滑移间隔，4支撑套筒，4-1缺齿部，4-2过线孔道，5下接头，6电路板仓，7空心螺栓，7-1弹簧垫圈，8压电式压力传感器，9齿形外套，9-1缺齿部，10加速度传感器，10-1螺钉，11径向螺孔，12紧定螺钉。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步说明本发明。
如图1、2所示实施例，地下采集组件设有螺纹连接钻杆底端的上接头1和连接标准贯入器上端的下接头5。
上接头1底端螺纹连接一传力套筒2，其结合部设有密封胶圈，下接头5上端螺纹连接一支撑套筒4，其接合部设有密封胶圈，支撑套筒4封闭的一端固定有加速度传感器10，通过螺钉10-1使之固定。
传力套筒2的中心滑动支撑有相对于传力套筒为轴向的空心螺栓7，该空心螺栓与支撑套筒4螺纹连接，使上接头及其传力套筒与下接头及其支撑套连接为一整体。空心螺栓7的螺帽与传力套筒2结合部设有弹簧垫圈7-1。
支撑套筒4对称设有径向螺孔11，径向螺孔中设有紧定螺钉12，紧定螺钉与空心螺栓7紧密接合，紧定螺钉12可避免紧定螺钉12松动。
传力套筒2和支撑套筒4之间设有环形的压电式压力传感器8，该压力传感器分别与所述传力套筒和支撑套筒的端面通过调整空心螺栓7成为临界接合状态。
传力套筒2和支撑套筒4相对应的端部表面分别设有花键齿及与所述花键齿相啮合的一花键套3，压电式压力传感器8设有齿形外套9，齿形外套与花键套3相啮合。
花键套3对应上接头1的一端设有与传力套筒2的限位凸台相接合的止脱内凸台3-1，花键套3与上接头1之间设有所述花键套的滑移间隔3-2。传力套筒2和支撑套筒4与花键套3的接合部分别设有密封胶圈。
压电式压力传感器的齿形外套9设有穿引压电式压力传感器信号输出线的缺齿部9-1(见图2、3)，支撑套筒4的花键齿设有与齿形外套9缺齿部相对应的缺齿部4-1，支撑套筒4设有与所述缺齿部连通的过线孔道4-2，该过线孔道与空心螺栓7的端口相衔接。
上接头1中设有安装电池和信号采集存储电路板的电路板仓6，压电式压力传感器8和加速度传感器10的信号输出线穿过空心螺栓7与信号采集存储电路板相应输入端相连接，上接头1设有与其螺纹连接的塞状端盖1-2，塞状端盖与上接头接合部设有密封胶圈，塞状端盖设有信号采集存储电路板输出线束的过孔及其线束密封胶圈1-1。
以上仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制。
Claims (1)
1.标准贯入试验中力和速度信号地下采集组件，包括压电式压力传感器和加速度传感器，其特征在于：所述地下采集组件设有螺纹连接钻杆底端的上接头和连接标准贯入器上端的下接头，所述上接头底端螺纹连接一传力套筒，其结合部设有密封胶圈，所述下接头上端螺纹连接一支撑套筒，其接合部设有密封胶圈，所述支撑套筒封闭的一端固定有加速度传感器，所述传力套筒的中心滑动支撑有相对于传力套筒为轴向的空心螺栓，该空心螺栓与支撑套筒螺纹连接，所述空心螺栓的螺帽与传力套筒结合部设有弹簧垫圈；所述支撑套筒设有径向螺孔，径向螺孔中设有紧定螺钉，紧定螺钉与空心螺栓紧密接合；所述传力套筒和支撑套筒之间设有环形的压电式压力传感器，该压力传感器分别与所述传力套筒和支撑套筒的端面临界接合，所述传力套筒和支撑套筒相对应的端部表面分别设有花键齿及与所述花键齿相啮合的一花键套，所述压电式压力传感器设有齿形外套，齿形外套与花键套相啮合，所述花键套对应上接头的一端设有与传力套筒的限位凸台相接合的止脱内凸台，花键套与上接头之间设有所述花键套的滑移间隔，所述传力套筒和支撑套筒与花键套的接合部分别设有密封胶圈，所述压电式压力传感器的齿形外套和支撑套筒的花键齿设有相对应的穿引压电式压力传感器信号输出线的缺齿部，支撑套筒设有与所述缺齿部连通的过线孔道，该过线孔道与空心螺栓的端口相衔接，所述上接头中设有安装电池和信号采集存储电路板的电路板仓，压电式压力传感器和加速度传感器的信号输出线穿过空心螺栓与信号采集存储电路板相应输入端相连接，所述上接头设有与其螺纹连接的塞状端盖，塞状端盖与上接头接合部设有密封胶圈，塞状端盖设有信号采集存储电路板输出线束的过孔及其线束密封胶圈。
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