CN109208566B - 一种静力触探深孔防斜孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种静力触探深孔防斜孔装置，属于探测设备，其包括第一底座和第二底座，所述第一底座和第二底座上均设置有第一减震机构，两个第一减震机构之间固定有连接板，所述连接板上设置有驱动装置；所述连接板上设置有抵接在钻杆上的第三减震机构，所述驱动装置与连接板之间设置有第二减震机构；所述第一减震机构包括第一减震器，所述第一减震器下端通过螺栓连接第一底座，所述第一减震器上端设置有重力传感器，所述重力传感器上端连接连接板，所述重力传感器电连接有PLC控制器，所述PLC控制器与驱动装置电连接。本发明具有减少钻杆震动造成示数不准的效果，本发明适用于静力触探装置。

Description

一种静力触探深孔防斜孔装置

技术领域

本发明涉及岩土工程勘察设备，尤其是涉及一种静力触探深孔防斜孔装置。

背景技术

静力触探试验是以静压力将圆锥形探头按一定速率匀速压入土中,量测其贯入阻力(包括锥头阻力和侧壁摩阻力或摩阻比),并按其所受阻力的大小划分土层,确定土的工程性质。静力触探试验能确定各类土体的空间分布及其工程特性,且野外现场作业简单、方便、测试时间短,在工程地质勘察中得到广泛应用。静力触探仪适用于在一般粘性土、软土、黄土和密砂土地区的土木建筑工程、市政、公路、工程地基土原位测试。岩土工程勘察中，往往需要布置一定数量的静力触探试验孔。在静力触探深孔贯入工作中，往往会出现探头的贯入不沿直线地向设计孔深深度的垂直点方向进尺，造成静探探头的贯入深度与静探探头实际到达的深度有着较大误差，最后导致静探做出来了地质地层资料与实际的地质地层在深度上和厚度上有了较大的误差，甚至探头贯入的走向超出建筑基础设计的范围。

为了解决试验孔倾斜的问题，本领域的技术人员进行了大量的实验研究。中国专利CN201678993U，其公开了一种静力触探装置，包括探头，探杆，连接头以及扩孔装置。该结构由于设置有扩孔装置，避免了试验孔壁与探杆全程紧密接触，可以在相同贯入力的作用下达到更深的深度，但由于探杆是在电机的驱动下往下钻探，电机在运转过程中难免出现震动，震动会造成钻杆对土壤的抵触力增加或者减少，造成钻杆测量示数不准确，此问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有能够减少钻杆震动的静力触探深孔防斜孔装置，可以使钻杆稳定的进行静力触探，减少示数不准确的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种静力触探深孔防斜孔装置，包括第一底座和第二底座，所述第一底座和第二底座上均设置有第一减震机构，两个第一减震机构之间固定有连接板，所述连接板上设置有驱动装置；所述驱动装置下端固定连接钻杆，所述钻杆电连接有测量装置，所述连接板上设置有抵接在钻杆上的第三减震机构，所述驱动装置与连接板之间设置有第二减震机构；

所述第一减震机构包括第一减震器，所述第一减震器下端通过螺栓连接第一底座，所述第一减震器上端设置有重力传感器，所述重力传感器上端连接连接板，所述重力传感器电连接有PLC控制器，所述PLC控制器与驱动装置电连接。

通过采用上述技术方案，工作人员将第一底座和和第二底座放置在待测量土壤上，PLC控制器能够控制驱动装置运转，驱动装置控制钻杆向下钻进待测量土壤中，通过测量装置测量土壤的贯入阻力划分土质；由于驱动装置驱动时会产生震动，能够通过第二减震机构减少驱动装置与连接板之间的震动，这样也使钻杆与底座分离开；通过第三减震机构能够减少钻杆在钻洞时的左右晃动，通过第一减震机构能够减少驱动装置震动对底座产生的震动，减少防斜孔装置震动对钻杆造成影响的情况。

本发明进一步设置为：所述第一底座和第二底座位于第一减震机构两侧设置有导向中空管，所述连接板向下延伸有插入导向中空管的导向杆。

通过采用上述技术方案，通过当连接板在震动时，导向杆能够在导向中空管中上下抖动，能够将震动改为上下的抖动，提供钻杆更好的工作环境。

本发明进一步设置为：所述中空导向管内沿自身长度方向延伸有导向块，所述导向杆开设有供导向块滑移的导向槽。

通过采用上述技术方案，通过导向块能够导向导向杆的滑动方向，减少导向杆的左右晃动，保证了导向杆的滑动方向，提高导向杆在导向中空管中的稳定性。

本发明进一步设置为：所述导向杆周壁通过螺栓固定有若干限位挡块。

通过采用上述技术方案，通过限位挡块固定在导向杆上，能够限制导向杆上下的浮动距离，从而减少连接板和驱动装置上下抖动的距离，使钻杆更好的进行钻进，测量土质。

本发明进一步设置为：所述第二减震机构包括第二减震器和减震气缸，所述第二减震器上端连接驱动装置，所述第二减震器下端连接连接板，所述减震气缸上端连接驱动装置，所述减震气缸下端连接连接板；

所述减震气缸包括气筒和活塞杆，所述活塞杆插设在气筒内，所述活塞杆抵接在驱动装置下端，所述气筒固定在连接板上，所述气筒连通有充气管，所述充气管连通有空气压缩器，所述充气管上设置有压力表。

通过采用上述技术方案，驱动装置产生的震动通过第二减震器减弱，减少驱动电机的震动对钻杆的钻进造成影响。通过空气压缩器向气筒内充气，将活塞杆顶起，通过空气的压缩对于驱动装置起到类似于气垫的作用，当驱动装置震动时，活塞杆受到震动，挤压气筒内的空气，空气产生顶起力，对驱动装置起到减震作用。当驱动装置无需减震时，空气压缩器继续向气筒内充气，空气的压力使活塞杆顶起驱动装置，减震气缸起到支撑作用，将驱动装置相对于连接板固定，从而第二减震器无需一直工作，延长了第二减震器的使用寿命，并且让防斜孔装置在工作时能够具有减震模式和固定模式两种工作状态。

本发明进一步设置为：所述驱动装置包括固定座，所述固定座固定在减震气缸和第二减震器上，所述固定座上设置有驱动油缸，所述驱动油缸的活塞杆同轴连接有驱动电机，所述驱动电机的输出轴同轴连接钻杆，所述驱动油缸和驱动电机与PLC控制器电连接。

通过采用上述技术方案，PLC控制器控制驱动油缸和驱动电机运转，驱动油缸将钻杆向下推动，驱动电机驱动钻杆转动。

本发明进一步设置为：所述第三减震机构包括设置在连接板下端的第三减震器，所述第三减震器远离连接板一端设置有套设在钻杆上的导向管。

通过采用上述技术方案，通过导向管能够导向钻杆向下钻进的方向，同时，通过第三减震器能够对导向管起到减震的作用，减少钻杆在钻进过程中发生震动影响测量结果的可能，增加钻杆工作时的稳定性。

本发明进一步设置为：所述测量装置包括设置在钻杆和驱动装置之间的压力感应器，所述压力感应器与PLC控制器电连接。

通过采用上述技术方案，通过压力感应器，能够知道钻杆插入土壤后的压力，然后将得到数据传输到PLC控制器进行存储和计算。

本发明进一步设置为：所述第一底座和第二底座周向延伸有固定支架。

通过采用上述技术方案，通过固定支架，能够增加第一底座和第二底座与地面之间的接触面积，从而增加第一底座和第二底座与地面之间的稳定性。

综上所述，本发明的有益效果为：

1.采用了第一减震机构，从而产生能够使地面的震动不会传递到上方驱动装置上，从而增加钻杆工作时稳定性的效果；

2.采用了第三减震机构，从而产生减少钻杆左右晃动的效果；

3.采用了导向杆和中空导向管，从而产生能够提高钻杆稳定性的效果。

附图说明

图1是本实施例的整体结构示意图。

图中，1、第一底座；11、第二底座；12、导向中空管；121、导向块；13、限位挡块；2、第一减震机构；21、第一减震器；22、重力传感器；23、PLC控制器；3、连接板；31、导向杆；311、导向槽；4、驱动装置；41、固定座；42、驱动油缸；43、驱动电机；5、钻杆；6、测量装置；61、压力感应器；7、第三减震机构；71、第三减震器；72、导向管；8、第二减震机构；81、第二减震器；82、减震气缸；821、气筒；822、活塞杆；83、充气管；84、空气压缩器；85、压力表；9、固定支架。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，包括第一底座1和第二底座11，第一底座1和第二底座11向下方待测土壤延伸有固定支架9，固定支架9插入待测土壤中10cm，起到固定第一底座1和第二底座11的作用，同时也能起到稳定防斜孔装置的目的。第一底座1和第二底座11上均设置有第一减震机构2，两个第一减震机构2上端之间固定有连接板3，连接板3上设置有第二减震机构8，第二减震机构8远离连接板3一侧连接有驱动装置4，驱动装置4下端固定连接有钻杆5，钻杆5电连接有测量装置6，测量装置6包括设置在钻杆5与驱动装置4之间的压力感应器61，压力感应器61电连接PLC控制器23。连接板3上设置有抵接在钻杆5上的第三减震机构7。通过第一减震机构2能够减少驱动装置4震动对底座产生的震动，减少防斜孔装置震动对钻杆5造成影响的情况；第三减震机构7能够减少钻杆5在钻洞时的左右晃动；第二减震机构8能够使上方的驱动装置4和下方的底座分开，形成分体式，从而能够减少底座的震动对驱动装置4的影响。

参照图1，第一减震机构2包括第一减震器21，第一减震器21下端通过螺栓连接第一底座1（图中未示出），第一减震器21上端设置有重力传感器22，重力传感器22上端连接连接板3，并且重力传感器22与PLC控制器23电连接，在本实施例中，PLC控制器23使用的是西门子S7300型号的控制器，同时PLC控制器23还电连接驱动装置4，方便工作人员能够通过PLC控制器23来实现装置的自动工作。

参照图1，第一底座1和第二底座11位于第一减震机构2两侧设置有导向中空管12，并且连接板3两端向下延伸有插入导向中空管12的导向杆31，导向中空管12中沿自身长度方向延伸有导向块121，导向杆31上开设有导向块121滑移的导向槽311。当连接板3在震动时，导向杆31能够在导向中空管12中上下抖动，并且导向块121在导向槽311中滑动，减少导向杆31在导向中空管12中的晃动，并且能够将地面上的震动改为连接板3上的上下的抖动，减少钻杆5相对于待测土壤的晃动。在本实施例中，为了能够限制钻杆5上下抖动幅度太大而影响测量数据，在导向杆31周壁上通过螺栓（图中未示出）固定若干限位挡块13，限制导向杆31在导向中空管12中的移动距离。

参照图1，第二减震机构8包括第二减震器81和减震气缸82，第二减震器81上端连接驱动装置4，第二减震器81下端连接连接板3，驱动装置4产生的震动通过第二减震器81初次减弱，减少驱动装置4的震动对钻杆5的钻进造成影响。减震气缸82上端连接驱动装置4，减震气缸82下端连接连接板3。减震气缸82包括气筒821和活塞杆822，活塞杆822插设在气筒821内并且不会从气筒821内掉落，活塞杆822与气筒821之间形成密封，活塞杆822抵接在驱动装置4下端，气筒821固定在连接板3上，气筒821连通有充气管83，充气管83连通有空气压缩器84，充气管83上设置有压力表85。减震气缸82内通过空气压缩器84充有空气，使活塞杆822顶起驱动装置4，在减震作用时，压力表85内的示数压力与驱动装置4的重力相适配，当驱动装置4震动时，活塞杆822受到震动，挤压气筒821内的空气，活塞杆822顶起驱动装置4，对驱动装置4起到二次减震作用，为减震气缸82的减震模式。当驱动装置4无需减震时，空气压缩器84继续向气筒821内充气，气筒821内的空气压力值大于驱动装置4的重力值，使活塞杆822顶起驱动装置4，减震气缸82相对于驱动装置4起到支撑作用，将驱动装置4相对于连接板3固定，为减震气缸82的固定模式。

参见图1，驱动装置4包括固定座41，固定座41固定在减震气缸82和第二减震器81上，固定座41上设置有驱动油缸42，驱动油缸42的活塞杆822垂直向下穿过固定座41并且同轴连接有驱动电机43，驱动电机43的输出轴同轴连接钻杆5，驱动油缸42控制钻杆5向下钻进，驱动电机43控制钻杆5转动。同时，驱动油缸42和驱动电机43与PLC控制器23电连接，方便工作人员控制驱动油缸42和驱动电机43的运转。

参见图1，第三减震机构7包括设置在连接板3下端的第三减震器71，第三减震器71数量设置为两个，且设置在钻杆5的两侧，两个第三减震器71远离连接板3一端设置有导向管72，导向管72套设在钻杆5上，对钻杆5起到导向作用，并且通过第三减震器71能够对导向管72起到减震的作用，减少钻杆5在钻进过程中发生震动影响测量结果的可能。

具体实施过程：工作人员将第一底座1和第二底座11放置在待测土壤上，将固定支架9插入待测土壤，稳固防斜孔装置，然后PLC控制器23控制驱动油缸42和驱动电机43运转，驱动油缸42将钻杆5向下推动，驱动电机43驱动钻杆5转动，控制钻杆5向下钻进待测量土壤中，通过钻杆5上的压力感应器61测量土壤的贯入阻力划分土质；导向管72能够导向钻杆5向下钻进的方向，通过第三减震器71能够对导向管72起到减震的作用。工作人员使用空气压缩器84向气筒821内充气，将活塞杆822顶起，当驱动装置4震动时，活塞杆822受到震动，挤压气筒821内的空气，空气产生顶起力，对连接板3上的驱动气缸和驱动气缸连接的驱动电机43起到减震作用，同时还有第二减震器81同时减震。当驱动装置4无需减震时，工作人员操作空气压缩器84继续向气筒821内充气，空气的压力使活塞杆822顶起连接板3，减震气缸82起到支撑作用。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种静力触探深孔防斜孔装置，其特征是：包括第一底座(1)和第二底座(11)，所述第一底座(1)和第二底座(11)上均设置有第一减震机构(2)，两个第一减震机构(2)之间固定有连接板(3)，所述连接板(3)上设置有驱动装置(4)；所述驱动装置(4)下端固定连接钻杆(5)，所述钻杆(5)电连接有测量装置(6)，所述连接板(3)上设置有抵接在钻杆(5)上的第三减震机构(7)，所述驱动装置(4)与连接板(3)之间设置有第二减震机构(8)；

所述第一减震机构(2)包括第一减震器(21)，所述第一减震器(21)下端通过螺栓连接第一底座(1)，所述第一减震器(21)上端设置有重力传感器(22)，所述重力传感器(22)上端连接连接板(3)，所述重力传感器(22)电连接有PLC控制器(23)，所述PLC控制器(23)与驱动装置(4)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种静力触探深孔防斜孔装置，其特征是：所述第一底座(1)和第二底座(11)位于第一减震机构(2)两侧设置有导向中空管(12)，所述连接板(3)向下延伸有插入导向中空管(12)的导向杆(31)。

3.根据权利要求2所述的一种静力触探深孔防斜孔装置，其特征是：所述导向中空管(12)内沿自身长度方向延伸有导向块(121)，所述导向杆(31)开设有供导向块(121)滑移的导向槽(311)。

4.根据权利要求3所述的一种静力触探深孔防斜孔装置，其特征是：所述导向杆(31)周壁通过螺栓固定有若干限位挡块(13)。

5.根据权利要求1所述的一种静力触探深孔防斜孔装置，其特征是：所述第二减震机构(8)包括第二减震器(81)和减震气缸(82)，所述第二减震器(81)上端连接驱动装置(4)，所述第二减震器(81)下端连接连接板(3)，所述减震气缸(82)上端连接驱动装置(4)，所述减震气缸(82)下端连接连接板(3)；所述第二减震机构(8)包括第二减震器(81)和减震气缸(82)，所述第二减震器(81)上端连接驱动装置(4)，所述第二减震器(81)下端连接连接板(3)，所述减震气缸(82)上端连接驱动装置(4)，所述减震气缸(82)下端连接连接板(3)；

所述减震气缸(82)包括气筒(821)和活塞杆(822)，所述活塞杆(822)插设在气筒(821)内，所述活塞杆(822)抵接在驱动装置(4)下端，所述气筒(821)固定在连接板(3)上，所述气筒(821)连通有充气管(83)，所述充气管(83)连通有空气压缩器(84)，所述充气管(83)上设置有压力表(85)。

6.根据权利要求5所述的一种静力触探深孔防斜孔装置，其特征是：所述驱动装置(4)包括固定座(41)，所述固定座(41)固定在减震气缸(82)和第二减震器(81)上，所述固定座(41)上设置有驱动油缸(42)，所述驱动油缸(42)的活塞杆(822)同轴连接有驱动电机(43)，所述驱动电机(43)的输出轴同轴连接钻杆(5)，所述驱动油缸(42)和驱动电机(43)与PLC控制器(23)电连接。

7.根据权利要求6所述的一种静力触探深孔防斜孔装置，其特征是：所述第三减震机构(7)包括设置在连接板(3)下端的第三减震器(71)，所述第三减震器(71)远离连接板(3)一端设置有套设在钻杆(5)上的导向管(72)。

8.根据权利要求1所述的一种静力触探深孔防斜孔装置，其特征是：所述测量装置(6)包括设置在钻杆(5)和驱动装置(4)之间的压力感应器(61)，所述压力感应器与PLC控制器(23)电连接。

9.根据权利要求1所述的一种静力触探深孔防斜孔装置，其特征是：所述第一底座(1)和第二底座(11)周向延伸有固定支架(9)。

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