CN110702879B - 一种测量土体在采样后扰动范围的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于土体性质测量技术领域，具体涉及一种测量土体在采样后扰动范围的装置及方法。解决了现有技术中扰动的存在会影响测量结果出现误差的问题，本发明的技术方案是：包括网格化探针系统和直线驱动机构，所述网格化探针系统包括网格板，所述网格板与直线驱动机构连接，所述直线驱动机构竖直设置，所述网格板包括第一网格板和第二网格板，所述第一网格板和第二网格板分别连接有相同数量的用于探测贯入阻力的单探针系统，所述第一网格板和第二网格板的正下方分别设置有测试样品箱和对照样品箱。本发明通过对比测试组与对照组的探针贯入阻力数据，能够方便直观的确定扰动范围，适用于测量土体在采样后的扰动范围。

Description

一种测量土体在采样后扰动范围的装置及方法

技术领域

本发明属于土体性质测量技术领域，具体涉及一种测量土体在采样后扰动范围的装置及方法。

背景技术

土体自身存在若干物理力学特征，如密度、孔隙度、抗剪强度等，通常情况下默认这些特征是保持不变的。但通过试验已经证明在相关设备对土体进行铲、挖、贯入等操作后，土体的原状结构被破坏，在距离操作范围内的一定距离内土体会受到扰动，进而扰动会引起土体力学性质的变化。

现有技术中，大多测量设备侧重于测量单一的物理量，如位移、贯入阻力等，并未提出扰动及扰动范围的概念。在没有考虑扰动的前提下，对被测土体进行相应的测量时，扰动的存在会对该测量产生一定的影响，该影响会直接引起测量结果的误差。如果确定了扰动范围，就可以对测量结果进行修正，因此，确定扰动范围非常重要。

发明内容

针对现有技术中扰动的存在会影响测量结果出现误差的问题，本发明提供一种测量土体在采样后扰动范围的装置及方法，其目的在于：确定扰动范围，在考虑扰动的情况下对测量结果进行修正，减小测量结果的误差。

本发明采用的技术方案如下：

一种测量土体在采样后扰动范围的装置，包括网格化探针系统和直线驱动机构，所述网格化探针系统包括网格板，所述网格板与直线驱动机构连接，所述直线驱动机构竖直设置，所述网格板包括第一网格板和第二网格板，所述第一网格板和第二网格板分别连接有数量相同且位置对应的用于探测贯入阻力的单探针系统，所述第一网格板和第二网格板的正下方分别设置有测试样品箱和对照样品箱。

采用该技术方案后，直线驱动机构带动网格化探针系统向下运动，单探针系统贯入测试样品箱和对照样品箱，并记录各个探针的贯入阻力数据，通过对比测试样品箱和对照样品箱中相应位置、相同深度的贯入阻力数据，贯入阻力不同的区域即视为扰动范围，而且贯入阻力的变化大小也可作为扰动程度的判定依据之一。考虑扰动的影响，就可以对处于扰动范围内的测量结果进行修正，使测量结果误差更小。

优选的，每个单探针系统包括一个网格连接件，所述网格连接件与网格板连接，所述网格连接件下方连接有压力传感器，压力传感器下方连接有探针固定件，所述探针固定件连接有探针。

采用该技术方案后，探针受到的贯入阻力通过压力传感器被记录，每一个压力传感器记录一个位置的贯入阻力，通过对比就能够测量出被扰动的区域。

所述第一网格板与第二网格板的形状和尺寸相同，且第一网格板与第二网格板关于所述网格板与直线驱动机构的连接点对称设置。

采用该技术方案后，第一网格板与第二网格板的受力完全相同，避免了由于受力不同而造成测量误差。

优选的，所述单探针系统与网格板可拆卸连接。

采用该技术方案后，便于单探针系统的维修、清理和更换，当采用不同形状的测试样品箱和对照样品箱时，便于拆除不需要使用的单探针系统，适用性更强。

优选的，所述测试样品箱和对照样品箱的形状和结构完全相同。

采用该技术方案后，测试组和对照组的条件相同，测量出的扰动范围结果更加准确。

优选的，所述探针的直径≤2mm。

采用该技术方案后，可以避免探针在贯入被测土体中引起二次扰动，测量结果更加准确。

优选的，相邻探针的间距为40mm～100mm。

若探针的布设过于稀疏，则测量结果过于粗糙，若探针的布设密度过高，则会对被测土体造成二次扰动，影响测量扰动范围的准确性，采用该技术方案后，在保证测量结果的精度的前提下，又不会造成被测土体的二次扰动，保证了测量的准确性。

优选的，所述压力传感器的测量范围不大于100N，测量精度不低于2mv/V。

若压力传感器精度过低，则测量出的贯入阻力差距不大，无法的到准确的结果，采用该技术方案后，保证了测量的精度，确定的扰动范围更加精确。

一种使用所述装置测量土体在采样后扰动范围的方法，包括以下步骤：

[1]测试样品验箱和对照样品箱中装入相同的被测土体样品；

[2]在测试样品箱中进行挖、铲、贯入等动作；

[3]控制网格化探针系统向下运动，使探针贯入被测土体样品中，同时记录各探针的贯入阻力数据；

[4]对比测试样品箱和对照样品箱中相应位置、相同深度的探针的贯入阻力数据，贯入阻力不同的区域可视为扰动范围。

采用该技术方案后，通过对比测试样品箱和对照样品箱中探针的贯入阻力，贯入阻力不同即说明该处位于扰动范围之内，这种方法简单有效，而且贯入阻力的变化大小也可作为扰动程度的判定依据之一。通过扰动范围的确定，可以对位于扰动范围之内的测量结果进行修正，使测量结果更加准确。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.通过对比测试样品箱和对照样品箱中相应位置、相同深度的探针的贯入阻力数据，贯入阻力不同的区域可视为扰动范围，而且贯入阻力的变化大小也可作为扰动程度的判定依据之一。考虑扰动的影响，就可以对处于扰动范围内的测量结果进行修正，使测量结果误差更小。

2.探针受到的贯入阻力通过压力传感器被记录，每一个压力传感器记录一个位置的贯入阻力，通过对比就能够测量出被扰动的区域。

3.第一网格板与第二网格板的受力完全相同，避免了由于受力不同而造成测量误差。

4.单探针系统与网格板可拆卸连接，便于单探针系统的维修、清理和更换，当采用不同形状的测试样品箱和对照样品箱时，便于拆除不需要使用的单探针系统，适用性更强。

5.测试样品箱和对照样品箱的形状和结构完全相同，测试组和对照组的条件相同，测量出的扰动范围结果更加准确。

6.探针的直径≤2mm，避免了探针在贯入被测土体过程中引起二次扰动，测量结果更加准确。

7.相邻探针的间距为40mm～100mm，在保证测量结果的精度的前提下，又不会造成被测土体的二次扰动，保证了测量的准确性。

8.压力传感器的测量范围不大于100N，测量精度不低于2mv/V，保证了测量的精度，确定的扰动范围更加精确。

9.通过对比测试样品箱和对照样品箱中探针的贯入阻力，贯入阻力不同即说明该处位于扰动范围之内，这种方法简单有效，而且贯入阻力的变化大小也可作为扰动程度的判定依据之一。通过扰动范围的确定，可以对位于扰动范围之内的测量结果进行修正，使测量结果更加准确。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明结构示意图；

图2是实验中本发明的结构示意图；

图3是单探针系统结构示意图。

其中，1-直线驱动机构，2-第一网格板，3-第二网格板，4-单探针系统，5-测试样品箱，6-对照样品箱，7-网格连接件，8-压力传感器，9-探针连接件，10-探针。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1～图3对本发明作详细说明。

一种测量土体在采样后扰动范围的装置，包括网格化探针系统和直线驱动机构1，本实施例中，所述直线驱动机构为线性马达。所述网格化探针系统包括网格板，所述网格板与直线驱动机构1通过螺栓连接，所述直线驱动机构1竖直设置，所述网格板包括第一网格板2和第二网格板3，所述第一网格板2和第二网格板3均设置有9×5的网格，每个网格中设置有用于探测贯入阻力的单探针系统4，所述第一网格板2和第二网格板3的正下方分别设置有测试样品箱5和对照样品箱6，测试样品箱5和对照样品箱6中盛装有相同的待测土体。

每个单探针系统4包括一个网格连接件7，所述网格连接件7与网格板螺纹连接，所述网格连接件7下方螺栓连接有压力传感器8，压力传感器8下方螺栓连接有探针固定件9，所述探针固定件9螺纹连接有探针10。

所述第一网格板2与第二网格板3的形状和尺寸相同，且第一网格板2与第二网格板3关于所述网格板与线性马达的连接点对称设置。

本实施例中，所述单探针系统上的网格连接件7为圆柱形且设置有外螺纹，网格板上相应的位置设置有与网格连接件7配合的内螺纹，实现可拆卸连接。

所述测试样品箱5和对照样品箱6的形状和结构完全相同。

本实施例中，所述探针10的直径为2mm。

本实施例中，相邻探针10的间距为50mm。

本实施例中，所述压力传感器8的测量范围为100N，测量精度为2mv/V。

一种测量土体在采样后扰动范围的方法，包括以下步骤：

[1]测试样品验箱5和对照样品箱6中装入相同的被测土体样品；

[2]在测试样品箱5中进行扰动动作，所述扰动动作包括挖、铲、贯入等；

[3]控制网格化探针系统向下运动，使探针10贯入被测土体样品中，同时记录各探针10的贯入阻力数据；

[4]对比测试样品箱5和对照样品箱6中相应位置、相同深度的探针10的贯入阻力数据，贯入阻力不同的区域视为扰动范围。

本发明通过对比测试样品箱和对照样品箱中探针的贯入阻力，贯入阻力不同即说明该处位于扰动范围之内，这种方法简单有效，而且贯入阻力的变化大小也可作为扰动程度的判定依据之一。测试组与对照组完全相同，避免了外部因素影响试验结果。通过对探针10的间距、直径以及压力传感器8的优化，保证了试验结果的精确性。确定了扰动范围，将扰动的因素考虑进去之后，可以对位于扰动范围之内的其他测量的结果进行修正，使测量结果更加准确。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种测量土体在采样后扰动范围的装置，其特征在于：包括网格化探针系统和直线驱动机构(1)，所述网格化探针系统包括网格板，所述网格板与直线驱动机构(1)连接，所述直线驱动机构(1)竖直设置，所述网格板包括第一网格板(2)和第二网格板(3)，所述第一网格板(2)和第二网格板(3)上分别连接有数量相同且位置对应的用于探测贯入阻力的单探针系统(4)，所述第一网格板(2)和第二网格板(3)的正下方分别设置有测试样品箱(5)和对照样品箱(6)。

2.如权利要求1所述的一种测量土体在采样后扰动范围的装置，其特征在于，每个单探针系统(4)包括一个网格连接件(7)，所述网格连接件(7)与网格板连接，所述网格连接件(7)下方连接有压力传感器(8)，压力传感器(8)下方连接有探针固定件(9)，所述探针固定件(9)连接有探针(10)。

3.如权利要求2所述的一种测量土体在采样后扰动范围的装置，其特征在于，所述探针的直径≤2mm。

4.如权利要求2所述的一种测量土体在采样后扰动范围的装置，其特征在于，相邻探针的间距为40mm～100mm。

5.如权利要求2所述的一种测量土体在采样后扰动范围的装置，其特征在于，所述压力传感器的测量范围不大于100N，测量精度不低于2mv/V。

6.如权利要求1所述的一种测量土体在采样后扰动范围的装置，其特征在于，所述第一网格板(2)与第二网格板(3)的形状和尺寸相同，且第一网格板(2)与第二网格板(3)关于所述网格板与直线驱动机构(1)的连接点对称设置。

7.如权利要求1所述的一种测量土体在采样后扰动范围的装置，其特征在于，所述单探针系统(4)与网格板可拆卸连接。

8.如权利要求1所述的一种测量土体在采样后扰动范围的装置，其特征在于，所述测试样品箱(5)和对照样品箱(6)的形状和结构完全相同。

9.一种使用权利要求1～8任一权利要求所述装置测量土体在采样后扰动范围的方法，其特征在于，包括以下步骤：

[1]测试样品验箱和对照样品箱中装入相同的被测土体样品；

[2]在测试样品箱中进行扰动动作；

[3]控制网格化探针系统向下运动，使探针贯入被测土体样品中，同时记录各探针的贯入阻力数据；

[4]对比测试样品箱和对照样品箱中相应位置、相同深度的探针的贯入阻力数据，贯入阻力不同的区域视为扰动范围。

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