CN110095588A - 圆锥动力触探试验自动采集设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及动力触探试验的技术领域，公开了圆锥动力触探试验自动采集设备，包括安装架、GPS元件、激光仪、数据箱以及感应穿心锤锤击次数的电感式传感器，安装架连接在连接杆的外侧，电感式传感器连接在安装架上，且处于垫座的外侧；激光仪布置在安装架的下方，安装架上设有朝下布置的激光反射板；数据箱内具有采集器以及通讯元件，采集器采集激光仪、电感式传感器以及GPS元件监测的数据，且将采集的数据通过通讯元件发送至后台监管中心；GPS元件对需要进行动力触探试验的孔位进行定位，激光仪配合激光反射板，自动记录圆锥触探头的贯入深度，电感式传感器记录穿心锤的锤击数，实现对动力触探试验的数据自动采集以及监管的效果。

Description

圆锥动力触探试验自动采集设备

技术领域

本发明专利涉及动力触探试验的技术领域，具体而言，涉及圆锥动力触探试验自动采集设备。

背景技术

岩土工程勘察(Geotechnical investigation)是设计和施工的基础，若岩土工程勘察工作不到位，不良工程地质问题将揭露出来，即使上部构造的设计、施工达到了优质，也不免会遭受破坏。不同类型、不同规模的工程活动都会给地质环境带来不同程度的影响，反之，不同的地质条件又会给工程建设带来不同的效应。岩土工程勘察的目的主要是查明工程地质条件，分析存在的地质问题，对建筑地区做出工程地质评价。

岩土工程勘察的任务是按照不同勘察阶段的要求，正确反映场地的工程地质条件及岩土体性态的影响，并结合工程设计、施工条件以及地基处理等工程的具体要求，进行技术论证和评价，提交出岩土工程问题及解决问题的决策性具体建议，并提出基础、边坡等工程的设计准则和岩土工程施工的指导性意见，为设计、施工提供依据，服务于工程建设的全过程。

目前，动力触探试验是岩土工程勘察中较为重要的试验，利用触探头冲击岩土，获得岩土的信息等，现有技术中，动力触探试验存在以下缺陷：

1、动力触探试验的信息化程度较低

动力触探试验的外业设备老旧，外业记录依然是手工记录，现场的信息不能实时反馈到负责人或甲方处，信息的传递效率低下，耗时较多，还容易造成工作漏项，影响勘察质量；

2、动力触探试验的外业数据的真实性问题

由于行业竞争激烈，在监管缺位的情况下，极易出现虚报数据的情况，造成动力触探试验外业的质量和真实性无法得到保障；

3、动力触探试验外业现场监督检查不到位

动力触探试验作业周期相对较短，但每天工作时长相对较长，有时可能会错峰作业(如市政勘察常出现白天休息、晚上作业)，监管人员存在同一时间内实施多个勘察项目的可能性，在此条件下，容易造成监督检查不到位的情况。

4、动力触探试验作业不规范

动力触探试验外业的钻探和原位测试操作都有一定的规范要求，如动力触探的锤击速度、提落锤高度等，单靠人工监督难以量化其规范程度、不能严格控制其作业的规范性。

发明内容

本发明的目的在于提供圆锥动力触探试验自动采集设备，旨在解决现有技术中，动力触探试验中，采用人工采集数据，存在难以实现信息化监管的问题。

本发明是这样实现的，圆锥动力触探试验自动采集设备，包括安装架、GPS元件、激光仪、数据箱以及感应穿心锤锤击次数的电感式传感器，所述安装架连接在连接杆的外侧，所述电感式传感器连接在所述安装架上，且处于垫座的外侧；所述激光仪布置在所述安装架的下方，具有朝上固定布置的激光发射头，所述安装架上设有朝下布置的激光反射板，所述激光反射板反射激光发射头发出的激光；所述数据箱内具有采集器以及通讯元件，所述激光仪、电感式传感器以及GPS元件分别与采集器电性连接，所述采集器采集激光仪、电感式传感器以及GPS元件监测的数据，且将采集的数据通过通讯元件发送至后台监管中心。

进一步，所述安装架包括横杆，所述横杆的内端与连接杆连接，所述横杆的外端背离连接杆朝外延伸；所述横杆的外端连接有竖杆，所述竖杆的上端朝上延伸，形成上连接段，所述竖杆的下端朝下延伸，形成下连接段；所述上连接段连接有纵向布置的固定板，所述固定板布置在垫座的外侧，所述电感式传感器连接在固定板上；所述激光反射板连接在下连接段上，与所述激光仪的激光发射头正对布置。

进一步，所述连接杆的外侧设置有横向筒，所述横杆的内端穿设在横向筒中，且与横向筒螺纹连接；所述横杆的外端设置有纵向筒，所述竖杆穿设在纵向筒中，所述上连接段穿过纵向筒的顶部，延伸至纵向筒的上方，所述下连接段穿过纵向筒的底部，延伸至纵向筒的下方，所述竖杆与纵向筒之间螺纹连接；所述竖杆的上连接段穿设有连接头，所述连接头与上连接段螺纹连接，所述固定板连接在所述连接头上。

进一步，所述固定板中设置有竖向布置的安装槽，所述电感式传感器横向插设在所述安装槽的中部，所述电感式传感器的两侧分别设置有轨道，所述安装槽的侧壁活动嵌入在所述轨道中；所述安装槽的上部连接有竖向布置的弹簧，所述弹簧的上部连接在所述安装槽的顶部，所述弹簧的下部连接在所述电感式传感器上。

进一步，所述安装槽的下部设置有触发开关，所述触发开关与采集器电性连接；当所述电感式传感器处于所述安装槽的中部时，所述触发开关与电感式传感器之间具有距离，当所述电感式传感器朝下移动后，所述电感式传感器抵压在所述触发开关上。

进一步，所述安装槽的侧壁包覆有胶层，所述胶层嵌入在所述电感式传感器的轨道中。

进一步，所述胶层具有多个朝向安装槽凸出的弧形凸块，多个所述弧形凸块沿着所述安装槽的侧壁间隔布置，所述弧形凸块嵌入在所述电感式传感器的轨道中。

进一步，所述连接杆上设有固定凸块，所述固定凸块上连接有两个拉力传感器，两个所述拉力传感器的一端连接在所述固定凸块上，两个所述拉力传感器的另一端连接在所述树干上；一个所述拉力传感器朝上倾斜布置，另一个所述拉力传感器朝下倾斜布置，且两个所述拉力传感器呈上下对称倾斜布置；两个所述拉力传感器分别与采集器电性连接。

进一步，所述激光仪与激光反射板的中心位置对齐布置，所述激光仪的两侧分别设有光电距离传感器，所述激光反射板的下表面的中心的两侧分别设有感应圈，两个所述光电距离传感器分别对应与两个感应圈对齐布置。

进一步，所述横向筒与连接头之间设置有弹性撑杆。

与现有技术相比，本发明提供的圆锥动力触探试验自动采集设备，通过GPS元件对需要进行动力触探试验的孔位进行定位，通过激光仪配合激光反射板，自动记录圆锥触探头的贯入深度，通过电感式传感器记录穿心锤的锤击数，且通过采集器自动采集GPS元件、电感式传感器以及激光仪的数据，并通过通讯元件将数据传输给后台监管中心，实现对动力触探试验的数据自动采集以及监管的效果。

附图说明

图1是本发明提供的圆锥动力触探试验自动采集设备的主视示意图；

图2是本发明提供的电感式传感器与固定板配合的主视示意图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照图1-2所示，为本发明提供的较佳实施例。

本实施例提供的圆锥动力触探试验自动采集设备，运用在岩土工程勘察中，当然，也可以运用在动力触探试验中，不仅限制于本实施例中的运用。

圆锥动力触探试验自动采集设备包括触探杆201，在触探杆201的下端连接有圆锥触探头219，触探杆201的上端连接有连接杆202，连接杆202上连接有垫座203，且在垫座203的上方设置有穿心锤204，这样，通过穿心锤204自上而下锤击垫座203，驱动圆锥触探头219朝下试验土层中。连接杆202通过螺纹与垫座203及触探杆201螺纹连接，这样，便于连接杆202的安装以及拆卸。

圆锥动力触探试验自动采集设备包括安装架、激光仪213、GPS元件以及电感式传感器211，其中，安装架固定连接连接杆202的外侧，电感式传感器211连接在安装架上，位于垫座203的上方，且处于垫座203的外侧。电感式传感器211用来感应其前面一定距离范围内移动物体经过的次数，也就是说，该电感式传感器211用于感应穿心锤204落下及升起的次数，穿心锤204落下及升起各一次，计为穿心锤204的锤击数为一次标贯击数，由此实现对穿心锤204的锤击数测量。

激光仪213布置在安装架的下方，且具有朝上布置的激光发射头，在安装架上设置有朝下布置的激光反射板205，这样，通过激光发射头发出的激光，照射在激光反射板205上，激光反射板205则反射激光至激光发射头中，从而实现对圆锥触探头219贯入深度的测量。

激光仪213和电感式传感器211分别与数据箱100内的采集器电性连接，用于接收并记录圆锥触探头219的贯入深度以及穿心锤204的锤击数，并对贯入深度以及锤击数等进行处理；GPS元件起到定位作用，对需要进行动力触探试验的孔位进行定位；采集器采集激光仪213、电感式传感器211以及GPS元件监测的数据，采集器通过通讯元件与后台监管中心进行无线或有线通讯，这样，后台监管中心则可以实时获知动力触探试验的进度以及情况。

上述提供的圆锥动力触探试验自动采集设备，通过GPS元件对需要进行动力触探试验的孔位进行定位，通过激光仪213配合激光反射板205，自动记录圆锥触探头219的贯入深度，通过电感式传感器211记录穿心锤204的锤击数，且通过采集器自动采集GPS元件、电感式传感器211以及激光仪的数据，并通过通讯元件将数据传输给后台监管中心，实现对动力触探试验的数据自动采集以及监管的效果。

安装架包括横杆207，该横杆207的内端与连接杆202连接，横杆207的外端背离连接杆202朝外延伸，且横杆207的外端连接有竖杆206，该竖杆206的上端朝上延伸，形成上连接段，竖杆206的下端朝下延伸，形成下连接段。

上连接段连接有纵向布置的固定板215，该固定板215布置在垫座203的外侧，上述的电感式传感器211连接在固定板215上，且朝向垫座203布置；激光反射板205连接在下连接段上，且朝下水平布置，与布置在安装架下方的激光仪213的激光发射头正对布置。

本实施例中，连接杆202的外侧设置有横向筒221，横杆207的内端穿设在横向筒221中，且与横向筒221螺纹连接，这样，横向筒221通过转动，则可以相对于连接杆202横向移动。横杆207的外端设置有竖向筒208，上述的竖杆206穿设在竖向筒208中，横杆207的外端与竖向筒208的中部螺纹连接，这样，通过转动竖向筒208，也可以使得竖向筒208相对于横杆207移动。

竖杆206穿设在竖向筒208中，上连接段穿过竖向筒208的顶部，延伸至竖向筒208的上方，下连接段穿过竖向筒208的底部，延伸至竖向筒208的下方，且竖杆206与竖向筒208之间螺纹连接，这样，竖杆206通过相对于竖向筒208的转动，则可以调节上连接段及下连接段的上下移动。

这样，由于横杆207分别与连接杆202及竖向筒208螺纹连接，且竖杆206与竖向筒208螺纹连接，从而通过螺纹转动，可以调节竖杆206相对于连接杆202的距离，以及调节竖杆206上下移动，进而使得电感式传感器211相对于垫座203的距离调节以及上下位置调节。

本实施例中，竖杆206的上连接段穿设有连接头210，连接头210与上连接段螺纹连接，通过转动，可以相对于竖杆206的上连接段上下移动。上述的固定板连接在连接头210上。

作为较佳实施例，设置有两个上述的横杆207，两个横杆207呈上下平行布置，当然，也可以是一个横杆207，或者两个以上的横杆207，具体可视实际需要而定。

当穿心锤204在锤击垫座203的过程中，为了对固定板215的电感式传感器211起到减振的作用，且避免固定板215朝下垫座203偏离过多，导致穿心锤204砸到电感式传感器211，本实施例中，在横向筒221及连接头210之间设置有弹性撑杆212，该弹性撑杆212呈倾斜布置，其上端连接在连接头210上，下端连接在横向筒221上，这样，弹性撑杆212则起到倾斜支撑的作用，且在振动的过程中，由于弹性撑杆212具有弹性变形功能，可以起到减振以及自动复位的效果。

上述的激光仪213与激光反射板205的中心位置对齐布置，在激光仪213的两侧分别设置有光电距离传感器214，且在激光反射板205的下表面的中心的两侧分别具有感应圈，感应圈与光电距离传感器214呈对齐布置，这样，在贯入试验的过程中，当激光反射板205由于振动出现倾斜现象时，两个光电距离传感器214的感应距离出现差异时，则需要对激光反射板205进行检测。

连接杆202上设置有固定凸块，固定凸块上连接有两个拉力传感器212，两个拉力传感器212的一端连接在固定凸块上，两个拉力传感器212的另一端连接在竖杆206上，且一个拉力传感器212朝上倾斜布置，另一个拉力传感器212朝下倾斜布置，两个拉力传感器212呈上下对称倾斜布置。

拉力传感器212与数据箱100的采集器电性连接，这样，通过两个拉力传感器212的拉力数据变化，则可以判断竖杆206是否出现倾斜。

上述固定板215中设置有竖向布置的安装槽216，电感式传感器211横向插设在安装槽216的中部，且可以沿着安装槽216上下移动，电感式传感器211的两侧分别设置有轨道，这样，安装槽216的侧壁则活动嵌入在轨道中，轨道对电感式传感器211的移动起到导向的作用。

在安装槽216的上部连接有弹簧218，弹簧218呈竖向布置，弹簧218的上端连接在安装槽216的顶部，弹簧218的下端连接在电感式传感器211上，当处于静止状态时，弹簧218处于被拉伸状态，当穿心锤204朝下锤击时，电感式传感器211则随之朝下移动，弹簧218则继续被拉伸，锤击完成后，穿心锤204朝上移动，此时，在弹簧218的复位作用力的作用下，电感式传感器211则朝上移动复位，这样，对电感式传感器211起到动态平衡作用，另外，可以使得电感式传感器211可以更好的检测到穿心锤204的锤击。

在安装槽216的下部中设置有触发开关，触发开关与数据箱100的采集器电性连接，当电感式传感器211处于安装槽216的中部时，触发开关与电感式传感器211之间具有距离，当电感式传感器211朝下移动时，则抵压着触发开关，这样，则可以进一步记录穿心锤204的锤击次数，起到双层保险的作用。

安装槽216的侧壁包覆有胶层，该胶层嵌入在电感式传感器211的轨道中，这样，当电感式传感器211在安装槽216中上下移动的过程中，起到弹性限位作用。另外，胶层具有多个朝向安装槽216凸起的弧形凸块217，弧形凸块217嵌入在电感式传感器211的轨道中，多个弧形凸块217沿着安装槽216的侧壁间隔布置，这样，可以进一步对电感式传感器211的上下移动起到间隔弹性限位的作用，避免移动速度过大。

本实施例提供的圆锥动力触探试验自动采集设备具有以下优势：

1)、方便安装

不改变动力触探试验的现有结构，圆锥动力触探试验自动采集设备可快速移植，实现快速装卸；

2)、不降低动力触探工效

动力触探试验实施过程中，对常规操作基本没有影响，经现场验证，未降低动力触探工效；

3)、传感器选择合理

电感式传感器211相比锤击传感器、声波传感器更可靠，通过感应1～3cm范围内的金属物体记录数据，在控制好间距的前提下，该类型传感器不会因标贯锤或动探锤的弹跳出现连续多次记录锤击数的情况，同时不易损坏；激光仪213在记录标贯或动探位移时精度较高，同时不会对钻探操作造成影响；

4)、数据真实、可靠

动力触探试验的实施过程中，人为因素对动力触探质量、岩土体层位划分、及数据真实性等影响巨大，圆锥动力触探试验自动采集设备自动采集规避了试验过程中人为因素的影响，为试验数据的真实性、可靠性提供了重要保证；

5)、为地层划分及岩土工程勘察参数的建议提供依据

圆锥动力触探试验自动采集设备获取的圆锥动力触探试验数据，可作为土层划分及判断岩土体物理力学性质的重要依据，为地层划分及岩土工程参数的建议提供了重要的数据支持。

6)、管理优势明显

圆锥动力触探试验自动采集设备可以帮助管理人员及时了解项目信息，同时，原位测试信息的实时显示，一方面解决了业主单位对现场工作真实性及可靠性的顾虑，另一方面为项目监管提供了实时的数据支撑。管理人员可随时了解项目动态，便于及时发现勘察过程中的问题并做出决策。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.圆锥动力触探试验自动采集设备，其特征在于，包括安装架、GPS元件、激光仪、数据箱以及感应穿心锤锤击次数的电感式传感器，所述安装架连接在连接杆的外侧，所述电感式传感器连接在所述安装架上，且处于垫座的外侧；所述激光仪布置在所述安装架的下方，具有朝上固定布置的激光发射头，所述安装架上设有朝下布置的激光反射板，所述激光反射板反射激光发射头发出的激光；所述数据箱内具有采集器以及通讯元件，所述激光仪、电感式传感器以及GPS元件分别与采集器电性连接，所述采集器采集激光仪、电感式传感器以及GPS元件监测的数据，且将采集的数据通过通讯元件发送至后台监管中心。

2.如权利要求1所述的圆锥动力触探试验自动采集设备，其特征在于，所述安装架包括横杆，所述横杆的内端与连接杆连接，所述横杆的外端背离连接杆朝外延伸；所述横杆的外端连接有竖杆，所述竖杆的上端朝上延伸，形成上连接段，所述竖杆的下端朝下延伸，形成下连接段；所述上连接段连接有纵向布置的固定板，所述固定板布置在垫座的外侧，所述电感式传感器连接在固定板上；所述激光反射板连接在下连接段上，与所述激光仪的激光发射头正对布置。

3.如权利要求2所述的圆锥动力触探试验自动采集设备，其特征在于，所述连接杆的外侧设置有横向筒，所述横杆的内端穿设在横向筒中，且与横向筒螺纹连接；所述横杆的外端设置有纵向筒，所述竖杆穿设在纵向筒中，所述上连接段穿过纵向筒的顶部，延伸至纵向筒的上方，所述下连接段穿过纵向筒的底部，延伸至纵向筒的下方，所述竖杆与纵向筒之间螺纹连接；所述竖杆的上连接段穿设有连接头，所述连接头与上连接段螺纹连接，所述固定板连接在所述连接头上。

4.如权利要求1至3任一项所述的圆锥动力触探试验自动采集设备，其特征在于，所述固定板中设置有竖向布置的安装槽，所述电感式传感器横向插设在所述安装槽的中部，所述电感式传感器的两侧分别设置有轨道，所述安装槽的侧壁活动嵌入在所述轨道中；所述安装槽的上部连接有竖向布置的弹簧，所述弹簧的上部连接在所述安装槽的顶部，所述弹簧的下部连接在所述电感式传感器上。

5.如权利要求4所述的圆锥动力触探试验自动采集设备，其特征在于，所述安装槽的下部设置有触发开关，所述触发开关与采集器电性连接；当所述电感式传感器处于所述安装槽的中部时，所述触发开关与电感式传感器之间具有距离，当所述电感式传感器朝下移动后，所述电感式传感器抵压在所述触发开关上。

6.如权利要求4所述的圆锥动力触探试验自动采集设备，其特征在于，所述安装槽的侧壁包覆有胶层，所述胶层嵌入在所述电感式传感器的轨道中。

7.如权利要求6所述的圆锥动力触探试验自动采集设备，其特征在于，所述胶层具有多个朝向安装槽凸出的弧形凸块，多个所述弧形凸块沿着所述安装槽的侧壁间隔布置，所述弧形凸块嵌入在所述电感式传感器的轨道中。

8.如权利要求1至3任一项所述的圆锥动力触探试验自动采集设备，其特征在于，所述连接杆上设有固定凸块，所述固定凸块上连接有两个拉力传感器，两个所述拉力传感器的一端连接在所述固定凸块上，两个所述拉力传感器的另一端连接在所述树干上；一个所述拉力传感器朝上倾斜布置，另一个所述拉力传感器朝下倾斜布置，且两个所述拉力传感器呈上下对称倾斜布置；两个所述拉力传感器分别与采集器电性连接。

9.如权利要求1至3任一项所述的圆锥动力触探试验自动采集设备，其特征在于，所述激光仪与激光反射板的中心位置对齐布置，所述激光仪的两侧分别设有光电距离传感器，所述激光反射板的下表面的中心的两侧分别设有感应圈，两个所述光电距离传感器分别对应与两个感应圈对齐布置。

10.如权利要求2所述的圆锥动力触探试验自动采集设备，其特征在于，所述横向筒与连接头之间设置有弹性撑杆。