CN109667257B - 一种便携式动力触探测试仪以及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式动力触探测试仪，包括探测头、探杆、测量杆、锤座、重锤以及标尺杆，所述探测头固定设置在探杆的下方，测量杆下端与探杆的上端固定连接，锤座固定设置在测量杆的上端，且锤座的顶部设置有导向杆，导向杆与重锤滑动配合；探杆和测量杆均为空心杆，标尺杆位于探杆内部，且标尺杆的下端与探测头相连，上端延伸至测量杆内，测量杆的侧壁设置有观察窗。还公开了一种测试方法，包括：将探测头对准需要测试的位置，且测试仪保持竖直；提升重锤至设定的高度，然后松手，重锤将探测头打入土壤中；重复上述步骤，探测头每下移10cm时，记录重锤的总击打次数；探测头贯入深度达到要求时将测试仪拔出。本测试仪体积小，重量轻，携带方便。

Description

一种便携式动力触探测试仪以及测试方法

技术领域

本发明涉及探测设备领域，具体涉及一种便携式动力触探测试仪以及测试方法。

背景技术

目前在电力工程、房屋建筑、道路工程、市政工程及水利工程等工程的岩土勘察中，一般均进行动力触探测试。动力触探又分微型、轻型、重型和超重型等四种类型。动力触探试验是岩土工程勘察中非常重要的现场测试手段。动力触探仪是利用其落锤自由下落所产生的动能通过贯入杆传递到锥头，使锥头克服地层的阻力贯入到地层中，根据打入地层中的阻力大小或根据每打入一固定距离所需的锤击数变化来判别地层的性质变化。

重型和超重型动力触探仪需要大型发动机提供动力，由于重量太大，搬运十分不便，对交通、地形要求较高，需配合大型钻机使用；轻型动力触探仪相对轻便，可以人力搬运，但要在山区长距离搬运以及操作需要的人力劳动强度依然很大，其适用的岩土类别较少，有效勘探深度较浅；轻型、重型和超重型动力触探仪且前无法排除探杆阻力的干扰，使得通过测试数据判断地层力学性质时容易出现误判。

微型动力触探仪目前未见相关产品，根据申请号为201710223332.X的专利描述，该微型动力触探仪的实验深度太浅(0.02米)，适用于黏性土、粉土和粉细砂，仅适合于对土样或表层土进行测试。

岩土勘察工作特点要求勘察设备在能采集量化数据的基础上尽可能实现小型化、轻便化、操作方便、勘探深度深、适应的岩土种类多、耐用、数据准确可靠等特点。动力触探测试的关键在于得到能反映探头阻力变化的数据，目前仅能依靠锤击数来间接判断探头阻力的大小，无法消除探杆阻力的干扰(如果探杆阻力较大，则得到的锤击数会严重偏高，可能将探头所在的软土层误判成硬土层)。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种便携式动力触探测试仪以及测试方法，该触探测试仪体积小，重量轻，结构更加简单，携带和使用方便，可以排除探杆阻力的干扰。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种便携式动力触探测试仪，包括探测头、探杆、测量杆、锤座、重锤以及标尺杆，所述探测头的上端固定连接有导向轴，所述导向轴上部的外部设置有滑动套筒，所述滑动套筒的顶端与探杆相连，且探杆下端与导向轴之间的滑动套筒内设置有空腔，所述滑动套筒的下端与探测头的上端之间设置有弹簧，测量杆的下端与探杆的上端固定连接，锤座固定设置在测量杆的上端，且锤座的顶部设置有导向杆，所述重锤设置有导向通孔，所述导向杆贯穿导向通孔并与重锤滑动配合；所述探杆和测量杆均为空心杆，所述标尺杆位于探杆内部，标尺杆的上端延伸至测量杆内，所述测量杆的侧壁设置有观察窗；所述标尺杆的下端贯穿滑动套筒后与导向轴的上端相连。

进一步地，所述探测头的上端固定连接有导向轴，所述导向轴上部的外部设置有滑动套筒，所述滑动套筒的顶端与探杆相连，且探杆下端与导向轴之间的滑动套筒内设置有空腔，所述滑动套筒的下端与探测头的上端之间设置有弹簧，所述标尺杆的下端贯穿滑动套筒后与导向轴的上端接触。

进一步地，所述探杆的底部通过设置有连接头，所述连接头的顶部与探杆螺纹连接，底部与滑动套筒螺纹连接。

进一步地，所述滑动套筒的内孔为阶梯孔，且滑动套筒下部的内径小于上部的内径；所述导向轴的上端设置有防脱头，所述防脱头的外径大于导向轴的外径，且防脱头的下端面与滑动套筒内孔的阶梯面贴合。

进一步地，所述探杆和标尺杆均由多根杆件拼接而成。

进一步地，所述重锤呈圆柱形，且重锤的两侧设置有水平的手握杆。

进一步地，所述锤座呈圆柱形，且导向杆的下端插接于锤座的上端，测量杆的上端插接于锤座的下端。

进一步地，所述锤座包括上锤座和下锤座，所述下锤座的顶部设置有防脱凹槽，上锤座的底部设置有防脱接头，所述防脱接头与防脱凹槽相配合，且防脱凹槽的底部设置有支撑块，支撑块与防脱接头之间设置有缓冲垫，所述导向杆贯穿上锤座和缓冲垫并与支撑块固定连接。

上述便携式动力触探测试仪的测试方法，包括以下步骤：

A、将探测头对准需要测试的位置，且测试仪保持竖直；

B、手动提升重锤至设定的高度，然后松手，重锤自由下落并击打锤座，将探测头打入土壤中；

C、重复步骤B，探测头每下移10cm时，记录重锤的总击打次数，同时通过观察窗观察测量杆相对于标尺杆的位置并记录；

D、探测头贯入土壤中的深度达到设计要求时，将测试仪拔出，测试完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过弹簧的压缩量判断土壤层的阻力，替代每次锤击时探头的贯入深度作为判断依据，可以消除探杆阻力对锤击数的干扰；本测试仪结构简单，部件较少，体积较小，整体重量较轻，且各部件之间可采用螺纹等可拆卸连接的方式相连，携带时可以进行拆分，使用时再装配，携带非常方便；相比于现有的动力触探设备，大幅提高了探头处的能量密度，具有更好的贯入能力。

附图说明

图1为本发明的整体示意图；

图2为锤座的另一种实施方式示意图；

图3是测量杆的示意图；

附图标记：1—探测头；2—探杆；3—测量杆；4—锤座；41—上锤座；42—下锤座；43—防脱接头；44—支撑块；45—缓冲垫；5—重锤；6—导向杆；7—标尺杆；8—观察窗；9—导向轴；10—滑动套筒；11—空腔；12—弹簧；13—连接头；14—防脱头；15—手握杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明的一种便携式动力触探测试仪，如图1和图3所示，包括探测头1、探杆2、测量杆3、锤座4、重锤5以及标尺杆7，所述探测头1的上端固定连接有导向轴9，导向轴9的长度为125mm，外径9mm，所述导向轴9上部的外部设置有滑动套筒10，滑动套筒10的外径为16mm，长80mm，所述滑动套筒10的顶端与探杆2相连，且探杆2下端与导向轴9之间的滑动套筒10内设置有空腔11，空腔11的高度在3mm左右，所述滑动套筒10的下端与探测头1的上端之间设置有弹簧12。测量杆3的下端与探杆2的上端固定连接，锤座4固定设置在测量杆3的上端，且锤座4的顶部设置有导向杆6，所述重锤5设置有导向通孔，所述导向杆6贯穿导向通孔并与重锤5滑动配合；所述探杆2和测量杆3均为空心杆，所述标尺杆7位于探杆2内部，且标尺杆7的下端与探测头1相连，标尺杆7的上端延伸至测量杆3内，，标尺杆7的下端贯穿滑动套筒10后与导向轴9的上端相连，所述测量杆3的侧壁设置有观察窗8。

探测头1的直径为16至20mm，其下端为圆锥形，锥角为60度，以便于比较轻松地贯入土壤中。探杆2的外径为10至12mm，探杆2和测量杆3的内径均大于标尺杆7的外径，保证探杆2和测量杆3能够相对于标尺杆7轴向移动。重锤5用于将探测头1打入土壤中，其重量为5kg。导向杆6起到导向的作用，保证重锤5沿着导向杆6竖直运动。标尺杆7上可以设置刻度和度数，用于判断测量杆3相对于标尺杆7的轴向位移。

由于重锤5的重量固定，当其从同样的高度下落至锤座4时，对锤座4的冲击能量大致相等，因此，可以通过每次锤击或者多次锤击后探测头1的下移深度来判断土壤的软硬程度，也可以根据探测头1下移特定的距离所需要的锤击数来判断土壤的软硬程度。

重锤5击打锤座4时，冲击力通过探杆2传递至滑动套筒10，由于滑动套筒10能够沿着导向轴9滑动，使得弹簧12被压缩，根据弹簧12的压缩变形量即可判断地层的软硬程度，从而消除探杆2阻力对锤击数的干扰。具体地：在探测头1向下贯入土壤中时会受到地层阻力，探测头1连同导向轴9一起相对于滑动套筒10向上运动，从而引起弹簧12的压缩变形，阻力越大，弹簧12的变形量越大，通过测量弹簧12的变形量即可计算出探测头1所受到的阻力大小。根据探测头1的阻力变化判断地层的性质变化，对地层进行力学分层。当探测头1遇到碎块石或较硬的土层导致探测头1阻力超过了弹簧12的最大量程时，此时，可以判定地层大于某一硬度。

上述便携式动力触探测试仪的测试方法，包括以下步骤：

A、将探测头1对准需要测试的位置，且测试仪保持竖直；

B、手动提升重锤5至设定的高度，然后松手，重锤5自由下落并击打锤座4，将探测头1打入土壤中；

C、重复步骤B，探测头1每下移10cm时，记录重锤5的总击打次数，即当探测头1下移至10cm时，记录击打次数，当探测头1下移至20cm时，再次记录总的击打次数，当探测头1下移至30cm时，再次记录总的击打次数，以此类推。在每次记录总的击打次数时，通过观察窗8观察测量杆3相对于标尺杆7的位置并记录，将其与初始状态时测量杆3相对于标尺杆7的位置进行比较，即可计算出弹簧12的绝对压缩变形量，然后根据弹簧12的绝对压缩变形量计算出探头此刻受到的阻力，根据阻力的大小即可判断地层的软硬变化。可在测量杆3上设置刻度，刻度的起点位于弹簧12未压缩时标尺杆7的上端位置。

D、探测头1贯入土壤中的深度达到设计要求时，将测试仪拔出，测试完成。

所述滑动套筒10的内孔为阶梯孔，且滑动套筒10下部的内径小于上部的内径；所述导向轴9的上端设置有防脱头14，防脱头14的外径为12mm，滑动套筒10上部内径为12mm，与防脱头14滑动配合，滑动套筒10下部内径为9mm，与导向轴9滑动配合。所述防脱头14的外径大于导向轴9的外径，可防止滑动套筒10从导向轴9上脱离，且防脱头14的下端面与滑动套筒10内孔的阶梯面贴合。

重锤5可以是长方体形等，优选的，所述重锤5呈圆柱形，且重锤5的两侧设置有水平的手握杆15。测试时，操作人员可以手握住手握杆15，以便于将重锤5向上提升至合适的高度。

锤座4可以是多种结构，如图1所示，所述锤座4呈圆柱形，且导向杆6的下端连接于锤座4的上端，测量杆3的上端连接于锤座4的下端。

锤座4也可以是如图2所示：所述锤座4包括上锤座41和下锤座42，所述下锤座42的顶部设置有防脱凹槽，上锤座41的底部设置有防脱接头43，所述防脱接头43与防脱凹槽相配合，防脱凹槽可以是燕尾槽，也可以是侧壁呈锯齿形的槽，保证防脱接头43与防脱凹槽配合后不能自动从防脱凹槽中脱离。防脱凹槽的底部设置有支撑块44，支撑块44与防脱接头43之间设置有缓冲垫45，缓冲垫45可采用橡胶垫，起到减震的作用。所述导向杆6贯穿上锤座41和缓冲垫45并与支撑块44固定连接。

本测试仪结构简单，零部件较少，重量和体积都比较小，携带方便。

为了进一步地提高便携性，各部件之间可采用可拆卸的连接方式，携带时可以将测试仪拆分成多个部分，使用时再进行组装，具体地：

所述探杆2的底部通过设置有连接头13，所述连接头13的顶部与探杆2螺纹连接，底部与滑动套筒10螺纹连接，连接头13设置有供标尺杆7贯穿的通孔。探测头1通过螺纹与导向轴9相连，探杆2与测量杆3螺纹连接。

此外，所述探杆2和标尺杆7均由多根杆件拼接而成。探杆2由多根管道螺纹连接而成，标尺杆由多根圆柱形杆件螺纹连接而成，携带时，可以将探杆2和标尺杆7分拆后携带，使用时，可以随着探测头1深度的增加而增加探杆2和标尺杆7的长度，使用更加方便。

Claims (8)

1.一种便携式动力触探测试仪，其特征在于，包括探测头(1)、探杆(2)、测量杆(3)、锤座(4)、重锤(5)以及标尺杆(7)，所述探测头(1)的上端固定连接有导向轴(9)，所述导向轴(9)上部的外部设置有滑动套筒(10)，所述滑动套筒(10)的顶端与探杆(2)相连，且探杆(2)下端与导向轴(9)之间的滑动套筒(10)内设置有空腔(11)，所述滑动套筒(10)的下端与探测头(1)的上端之间设置有弹簧(12)，测量杆(3)的下端与探杆(2)的上端固定连接，锤座(4)固定设置在测量杆(3)的上端，且锤座(4)的顶部设置有导向杆(6)，所述重锤(5)设置有导向通孔，所述导向杆(6)贯穿导向通孔并与重锤(5)滑动配合；所述探杆(2)和测量杆(3)均为空心杆，所述标尺杆(7)位于探杆(2)内部，标尺杆(7)的上端延伸至测量杆(3)内，所述测量杆(3)的侧壁设置有观察窗(8)；所述标尺杆(7)的下端贯穿滑动套筒(10)后与导向轴(9)的上端相连。

2.根据权利要求1所述的一种便携式动力触探测试仪，其特征在于，所述探杆(2)的底部设置有连接头(13)，所述连接头(13)的顶部与探杆(2)螺纹连接，底部与滑动套筒(10)螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种便携式动力触探测试仪，其特征在于，所述滑动套筒(10)的内孔为阶梯孔，且滑动套筒(10)下部的内径小于上部的内径；所述导向轴(9)的上端设置有防脱头(14)，所述防脱头(14)的外径大于导向轴(9)的外径，且防脱头(14)的下端面与滑动套筒(10)内孔的阶梯面贴合。

4.根据权利要求1所述的一种便携式动力触探测试仪，其特征在于，所述探杆(2)和标尺杆(7)均由多根杆件拼接而成。

5.根据权利要求1所述的一种便携式动力触探测试仪，其特征在于，所述重锤(5)呈圆柱形，且重锤(5)的两侧设置有水平的手握杆(15)。

6.根据权利要求1所述的一种便携式动力触探测试仪，其特征在于，所述锤座(4)呈圆柱形，且导向杆(6)的下端连接于锤座(4)的上端，测量杆(3)的上端连接于锤座(4)的下端。

7.根据权利要求1所述的一种便携式动力触探测试仪，其特征在于，所述锤座(4)包括上锤座(41)和下锤座(42)，所述下锤座(42)的顶部设置有防脱凹槽，上锤座(41)的底部设置有防脱接头(43)，所述防脱接头(43)与防脱凹槽相配合，且防脱凹槽的底部设置有支撑块(44)，支撑块(44)与防脱接头(43)之间设置有缓冲垫(45)，所述导向杆(6)贯穿上锤座(41)和缓冲垫(45)并与支撑块(44)固定连接。

8.根据权利要求1至7所述的便携式动力触探测试仪的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将探测头(1)对准需要测试的位置，且测试仪保持竖直；

B、手动提升重锤(5)至设定的高度，然后松手，重锤(5)自由下落并击打锤座(4)，将探测头(1)打入土壤中；

C、重复步骤B，探测头(1)每下移10cm时，记录重锤(5)的总击打次数，同时通过观察窗(8)观察测量杆(3)相对于标尺杆(7)的位置并记录；

D、探测头(1)贯入土壤中的深度达到设计要求时，将测试仪拔出，测试完成。

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