CN110284483A - 工程勘察用静力触探平台支撑装置 - Google Patents

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CN110284483A CN201910615334.2A CN201910615334A CN110284483A CN 110284483 A CN110284483 A CN 110284483A CN 201910615334 A CN201910615334 A CN 201910615334A CN 110284483 A CN110284483 A CN 110284483A
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黄志全
冉涛
袁广祥
李垒成
王闯
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North China University of Water Resources and Electric Power
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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Abstract

本发明涉及一种工程勘察用静力触探平台支撑装置，包括固定杆，固定杆上开设有供固定锚杆穿过的锚定穿孔，锚定穿孔的孔壁上开设有与锚定穿孔同轴且横截面为劣弧形的环形嵌槽，环形嵌槽内可相对旋转的安装有吻合互补的环形球座，环形球座的内环壁面自锚定穿孔的孔壁内侧露出，内环壁面上凸设有可与固定锚杆线接触的半球形的环形凸台或螺旋凸台。利用在锚定穿孔内置球形铰链结构，保证在固定锚杆在穿过锚固穿孔后，可与固定杆形成球形铰链结构，以适应不同地形条件下的锚固角度，实现固定锚杆在不同的地面起伏条件时可方便插入地面基础上，从而可实现快速锚定的效果。

Description

工程勘察用静力触探平台支撑装置
技术领域
本发明涉及地基土原位测试领域，尤其涉及一种工程勘察用静力触探平台支撑装置。
背景技术
静力触探平台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。用来查明地层在垂直和水平方向的变化，进行力学分层，确定天然地基承载力和估算单桩承载力，判别砂土液化的可能性，确定软土的不排水抗剪强度，提供软土地基承载力和斜坡稳定性的计算指标。现有的静力触探平台如在先专利2017212454146公开的可折叠静力触探平台，包括静力触探测定仪、线缆、主机、地锚、固定杆、探杆和支撑横梁，支撑横梁包括支撑件，主机安装在支撑件上，支撑件两侧均连接有活动组件，每组活动组件均包括两根一端铰接在支撑架上的活动件，活动件可绕铰链旋转立靠在主机两侧，每组活动组件中其一活动件上铰接有固定杆，另一活动件与固定杆的另一端可拆卸连接，固定杆可绕其铰链旋转收靠在其铰接的活动件上。
虽然现有的静力触探平台便于运输，但在施工现场，受未找平处理的地面限制，静力触探平台的支撑装置在地面上的锚定过程常常会出现两侧锚定角度不一致，要么难以锚定，要么锚定后难以拆除，增大了静力触探工作前的准备周期，降低了工作效率。
发明内容
本发明旨在提供一种缩短锚定时间的工程勘察用静力触探平台支撑装置，其技术方案如下：
工程勘察用静力触探平台支撑装置，包括固定杆，固定杆上开设有供固定锚杆穿过的锚定穿孔，锚定穿孔的孔壁上开设有与锚定穿孔同轴且横截面为劣弧形的环形嵌槽，环形嵌槽内可相对旋转的安装有吻合互补的环形球座，环形球座的内环壁面自锚定穿孔的孔壁内侧露出，内环壁面上凸设有可与固定锚杆线接触的半球形的环形凸台或螺旋凸台。
进一步地，固定杆包括用于固定连接在支撑横梁上的杆体和固定连接在两杆体之间的球铰链盒，所述锚定穿孔自上而下贯穿球铰链盒。
进一步地，球铰链盒包括固定在两杆体之间的盒体，盒体内固定有自上而下依次可拆固连的上盖板、球座模块和下盖板。
进一步地，环形嵌槽的槽底位置处设有在未通电状态下可随环形球座转动而变形、并且在通电后锁定环形球座姿态的磁流变液，磁流变液的外围设置有可通断电的工作线圈。
进一步地，环形嵌槽的槽底安装有垂直于锚定穿孔的伸缩杆，所述磁流变液在未通电状态下为伸缩杆内液压介质。
进一步地，伸缩杆包括沿垂直锚定穿孔方向设置的筒形缸壁，筒形缸壁内自内端向外依次设置有顶杆、内密封活塞、所述磁流变液、外密封活塞、弹簧和弹簧座，筒形缸壁上还凸设有位于磁流变液位置处的环形缩颈。
进一步地，伸缩杆成组分布，同组中各伸缩杆沿锚定穿孔轴向间隔分布，各伸缩杆的内端各自抵顶配合在环形球头的外凸球面上。
进一步地，伸缩杆有至少三组，各组伸缩杆在环形球头圆周方向均布。
进一步地，锚固穿孔两端的孔口为喇叭形孔口。
本发明的有益效果是：
利用在锚定穿孔内置球形铰链结构，保证在固定锚杆在穿过锚固穿孔后，可与固定杆形成球形铰链结构，以适应不同地形条件下的锚固角度，实现固定锚杆在不同的地面起伏条件时可方便插入地面基础上，从而可实现快速锚定的效果。同时，利用环形球头内环壁面上的球形凸起与固定锚杆之间的线接触，可减小环形球头和固定锚杆之间的摩擦力，便于卸下固定锚杆。
进一步的，利用磁流变液作为锁定环形球头的介质，实现环形球头的锁定角度可控，至于磁流变液的电源来源，可采用车载电源或移动电源等，从而保证了再拆卸前后环形球头的位置锁定，更加方便固定锚杆的拆卸。
附图说明
图1是本发明工程勘察用静力触探平台支撑装置的结构示意图；
图2是图1的主视图；
图3是图2中球铰链盒的结构示意图；
图4是图3中A处局部放大图。
具体实施方式
参见图1和图2，示出了本发明要求保护的工程勘察用静力触探平台支撑装置，其主要由两根支撑横梁1及两者之间桥接固定的两根固定杆2组成，本实施例中针对支撑装置的改进主要集中于固定杆2上，该固定杆2采用分段结构，具体结构如下：
固定杆2主要由两根杆体3及两者之间固定的球铰链盒4构成。杆体3通过螺栓连接的方式可拆卸的固定在支撑横梁1上，球铰链盒4通过焊接的方式固定桥接在两杆体3之间。优选地，球铰链盒4与杆体3之间的连接方式也可以选用可拆卸连接的方式，如法兰连接、联轴器连接等方式。
杆体3的结构与普通静力触探平台的固定杆结构相同。
球铰链盒4包括固定在两杆体3之间的盒体5，盒体5内固定有自上而下依次可拆固连的上盖板6、球座模块7和下盖板8。盒体5、上盖板6、球座模块7和下盖板8上开设有自上而下依次贯穿的锚定穿孔，锚定穿孔的孔壁上开设有位于球形模块位置处的与锚定穿孔同轴且横截面为劣弧形的环形嵌槽，环形嵌槽内可相对旋转的安装有吻合互补的环形球座9，环形球座9的内环壁面自锚定穿孔的孔壁内侧露出，内环壁面上凸设有可与固定锚杆线接触的半球形的环形凸台或螺旋凸台。环形嵌槽的槽底安装有垂直于锚定穿孔的伸缩杆10，伸缩杆10的外围固定有夹设在球形模块和盒体5之间的工作线圈11，工作线圈11设有从盒体5的盒壁上穿过的引线，该引线可导电连接固定在支撑横梁1上的电源装置。伸缩杆10包括沿垂直锚定穿孔方向设置的筒形缸壁，筒形缸壁内自内端向外依次设置有顶杆12、内密封活塞13、磁流变液14、外密封活塞15、弹簧16和弹簧座17，筒形缸壁上还凸设有位于磁流变液14位置处的环形缩颈18。伸缩杆10成组分布，同组中各伸缩杆10沿锚定穿孔轴向间隔分布，各伸缩杆10的内端各自抵顶配合在环形球头的外凸球面上。本实施例中伸缩杆10有五组，各组伸缩杆10在环形球头圆周方向均布。
上盖板6和下盖板8上均开设有喇叭形开口，该喇叭形开口形成了锚固穿孔两端两端的喇叭形孔口，以便于固定锚杆摆动时让位。进一步地，喇叭形孔口的小径端孔径小于环形球头的环形端面外径。
本实施例中磁流变液14采用以中空钴微粒和分散相的磁流变液14各组分体积百分数如下：中空钴颗粒8％，室温粘度为500mPa·S的二甲基硅油92％。将二者混合充分搅拌研磨，制备成磁流变液14。其中，中空钴颗粒的制备方案为：配制氯化钴(CoCl2·6H2O)浓度0.1mol/L、水合肼(N2H4·H2O)浓-4度6mol/L、聚氧乙烯月桂醚(Brij30)浓度5.15×10mol/L的前驱液，磁力搅拌1小时后转入反应釜中在180℃下保温24小时，用无水乙醇清洗反应产物，干燥收集。所得的磁流变液14零场粘度为5.2Pa·S，在250kA/m的磁场强度下剪切应力达到21kPa，静置3个月后的沉降率为26％，而相同体积分数的羰基铁粉磁流变液14沉降率达到49％。
优选该磁流变液14的组分也可以是：中空钴颗粒12％，室温粘度为500mPa·S的二甲基硅油88％。将二者混合充分搅拌研磨，制备成磁流变液14。其中，中空钴颗粒的制备方案为：配制氯化钴(CoCl2·6H2O)浓度0.2mol/L、水合肼(N2H4·H2O)-3浓度8mol/L、聚氧乙烯月桂醚(Brij30)浓度1.03×10mol/L的前驱液，磁力搅拌1小时后转入反应釜中在180℃下保温24小时，用无水乙醇清洗反应产物，干燥收集。所得的磁流变液14零场粘度为10Pa·S，在250kA/m的磁场强度下剪切应力达到56kPa，其剪切应力随磁场强度变化曲线如附图4所示。静置3个月后的沉降率为11％，而相同体积分数的羰基铁粉磁流变液14沉降率达到35％。
在使用时，先将固定锚杆从锚固穿孔中穿过而预锚固在地面上，然后向工作线圈11通电，以固定杆2为导向支点，继续将固定锚杆砸入地面中，实现锚定；在需要取下静力触探平台时，先不给工作线圈11断电，直接拆卸固定锚杆，在固定锚杆与固定杆2断开连接后，再给工作线圈11断电。

Claims (9)

1.工程勘察用静力触探平台支撑装置，包括固定杆，固定杆上开设有供固定锚杆穿过的锚定穿孔，其特征在于，锚定穿孔的孔壁上开设有与锚定穿孔同轴且横截面为劣弧形的环形嵌槽，环形嵌槽内可相对旋转的安装有吻合互补的环形球座，环形球座的内环壁面自锚定穿孔的孔壁内侧露出，内环壁面上凸设有可与固定锚杆线接触的半球形的环形凸台或螺旋凸台。
2.根据权利要求1的工程勘察用静力触探平台支撑装置，其特征在于，固定杆包括用于固定连接在支撑横梁上的杆体和固定连接在两杆体之间的球铰链盒，所述锚定穿孔自上而下贯穿球铰链盒。
3.根据权利要求2的工程勘察用静力触探平台支撑装置，其特征在于，球铰链盒包括固定在两杆体之间的盒体，盒体内固定有自上而下依次可拆固连的上盖板、球座模块和下盖板。
4.根据权利要求1或2或3的工程勘察用静力触探平台支撑装置，其特征在于，环形嵌槽的槽底位置处设有在未通电状态下可随环形球座转动而变形、并且在通电后锁定环形球座姿态的磁流变液，磁流变液的外围设置有可通断电的工作线圈。
5.根据权利要求4的工程勘察用静力触探平台支撑装置，其特征在于，环形嵌槽的槽底安装有垂直于锚定穿孔的伸缩杆，所述磁流变液在未通电状态下为伸缩杆内液压介质。
6.根据权利要求5的工程勘察用静力触探平台支撑装置，其特征在于，伸缩杆包括沿垂直锚定穿孔方向设置的筒形缸壁，筒形缸壁内自内端向外依次设置有顶杆、内密封活塞、所述磁流变液、外密封活塞、弹簧和弹簧座，筒形缸壁上还凸设有位于磁流变液位置处的环形缩颈。
7.根据权利要求5的工程勘察用静力触探平台支撑装置，其特征在于，伸缩杆成组分布，同组中各伸缩杆沿锚定穿孔轴向间隔分布，各伸缩杆的内端各自抵顶配合在环形球头的外凸球面上。
8.根据权利要求7的工程勘察用静力触探平台支撑装置，其特征在于，伸缩杆有至少三组，各组伸缩杆在环形球头圆周方向均布。
9.根据权利要求1或2或3的工程勘察用静力触探平台支撑装置，其特征在于，锚固穿孔两端的孔口为喇叭形孔口。
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