CN111379249A - 一种岩土地质勘察用静力触探设备及静力触探方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种岩土地质勘察用静力触探设备及静力触探方法，以解决目前使用护管保护探杆进行静力触探试验时存在较多不便的问题。该岩土地质勘察用静力触探设备，支撑底座上方设有升降板，升降板上设有转盘，升降板、转盘中心均设有圆孔；转盘上表面在圆孔周向设有插销；其周向均设有与插销适配的凹槽，护管下端设有齿牙。岩土地质勘察用静力触探方法，将内管与护管组装在一起并固定在升降板上；启动电机，护管端部向下钻孔，到达最深点处后关闭电机，保持护管的位置将内管取出；拆除地面以上的探杆段；将探杆伸入护管内，探头到达护管底部后通过插销将其固定在升降板上，将探头与信号接收装置设置好后，进行静力触探试验。

Description

一种岩土地质勘察用静力触探设备及静力触探方法

技术领域

本发明属于岩土工程勘探技术领域，具体涉及一种岩土地质勘察用静力触探设备及静力触探方法。

背景技术

静力触探作为一种能够直接提供地基土综合力学性质指标的原位测试手段，同时也是一种具备分层细致、层为准确的工程地质勘探方法，在岩土工程勘探领域广为使用且深受信赖。静力触探是指利用压力装置将有触探头的触探杆压入试验土层，通过量测系统测土的贯入阻力，可确定土的某些基本物理力学特性，如土的变形模量、土的容许承载力等。静力触探加压方式有机械式、液压式和人力式三种。静力触探在现场进行试验，将静力触探所得比贯入阻力与载荷试验、土工试验有关指标进行回归分析，可以得到适用于一定地区或一定土性的经验公式，可以通过静力触探所得的计算指标确定土的天然地基承载力。静力触探主要适用于粘性土、粉性土、砂性土。对于较硬的土块，如三类土坚土，这种土是软及中等密实的粘土，使用静力触探设备时会导致探杆发生弯曲，最终导致断杆。目前试验时会配合护管防止探杆断裂，从而保护探杆，但目前的护管孔通常需额外的设备进行钻孔，也有部分护管可实现钻孔功能，但钻孔后不便于取孔内土块，从而给静力触探试验带来了较多不便。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种岩土地质勘察用静力触探设备，以解决目前使用护管保护探杆进行静力触探试验时存在较多不便的问题。

本发明的第二个目的是提供一种岩土地质勘察用静力触探方法。

为实现上述第一个目的，本发明的技术方案是：

一种岩土地质勘察用静力触探设备，包括支撑底座、护管、探杆，支撑底座上方通过升降机构设有升降板，升降板上设有转盘，转盘通过旋转机构在升降板上转动，升降板、转盘中心均设有圆孔；转盘上表面在圆孔周向设有四个插销，插销与转盘为滑动连接；护管、探杆截面均与所述圆孔适配，其周向均设有与插销适配的凹槽，护管下端设有齿牙。

优选的，旋转机构包括设置在所述圆孔周向的圆形滑轨，圆孔与圆形滑轨的圆心重合，转盘下表面的滑轮卡接在滑轨的滑槽内，转盘一侧设有电机，电机输出轴上的伞齿轮与转盘周向的伞齿轮啮合。

优选的，升降机构包括设置在支撑底座与升降板之间的升降柱，所述升降柱的数量为四个，升降柱为电动升降柱。

优选的，还包括内管，内管套装在护管内部，内管外壁与护管内壁设有适配的长条槽和凸起；内管底部设有导管，导管为漏斗状，导管大口端与内管内壁连接，导管小口端延伸至内管内部，导管小口端设有柔性套管，导管端部设有钢索，钢索端部穿过设置在内管外壁上的圆管与拉杆连接，旋转拉杆能够通过钢索带动套管翻折并与导管接触，套管、导管均为网状结构。

优选的，所述护管包括多节可拆卸连接的护管段，内管包括多节可拆卸连接的内管段，相邻内管段的钢索通过安全钩连接。

优选的，所述探杆与探头为可拆卸连接，探杆包括多节可拆卸连接的探杆段，探杆外壁设有滚珠。

优选的，还包括矫正板，矫正板通过连杆设置在升降板的下方，连杆长度为升降柱最短状态时长度的一半，矫正板在所述圆孔的正下方设有通孔，通孔周向设有固定卡箍。

优选的，所述转盘与滑轨之间设有锁紧件。

为实现上述第二个目的，本发明的技术方案是：一种岩土地质勘察用静力触探方法，采用上述岩土地质勘察用静力触探设备，包括以下步骤：

步骤1、将探杆通过插销固定在升降板上，通过锁紧件将转盘与滑轨相对固定，通过固定卡箍将探杆与矫正板固定；将探头与信号接收装置设置好后，进行静力触探试验：

步骤2、重复以下步骤直至完成设定深度的静力触探试验；

a，将相邻内管段的钢索通过安全钩连接，然后将内管与护管组装在一起，拆除探杆后，将内管与护管通过插销固定在升降板上；通过固定卡箍将护管与矫正板固定，调整拉杆使得套管保持自然状态；

b，启动电机，护管端部向下钻孔，到达该次静力触探试验孔最深点处后关闭电机，调整拉杆使得套管保持翻折状态，保持护管的位置将内管取出；并拆除地面以上的探杆段；

c，将探杆伸入护管内，探头到达护管底部后，将探杆通过插销固定在升降板上，用固定卡箍将探杆与矫正板固定，将探头与信号接收装置设置好后，进行静力触探试验。

优选的，步骤b中，启动电机时通过内管与护管之间的间隙向孔内注水，内管取出后通过泥浆泵将护管内的泥浆清除。

本发明的有益效果为：

1.本发明提供的岩土地质勘察用静力触探设备，在静力触探试验中探头遇到较硬的土块时，通过设置护管能够在探杆受力较大出现变形时，护管能够避免探杆继续变形，从而保证试验的正常进行，护管向下钻孔，岩土块从导管、套管进入内管，取出内管时，旋转拉杆将套管翻折，即将套管开口处封闭，取出内管时，粉状土从网状结构漏出，大块岩土块被内管带出，通过泥浆泵将多余泥浆清除后，可再次下放探杆进行静力触探试验，避免了坚硬的土块再次对探杆进行阻碍的问题，因此本发明的设备能够在坚硬的地质进行勘探，提高了静力触探试验的应用范围，也提升了工作人员的工作效率。

2.滚珠能够在探杆变形时减小探杆与护管内壁的摩擦力，进而使得试验结果更加精确。

附图说明

图1是本发明岩土地质勘察用静力触探设备工作状态示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为护管、内管装配示意图；

图4为套管、导管、钢索的安装示意图。

附图标记如下：

1-支撑底座，2-护管，3-探杆，4-升降板，5-转盘，6-插销，7-圆孔，8- 电机，9-伞齿轮，10-圆形滑轨，11-升降柱，12-内管，13-导管，14-套管，15- 钢索，16-圆管，17-矫正板，18-探头，19-滚珠。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述：

一种岩土地质勘察用静力触探设备，如图1至图4所示，包括支撑底座1、升降板4、转盘5、电机8、圆形滑轨10、升降柱11、内管12、矫正板17、护管2、探杆3。

支撑底座1上方通过升降机构设有升降板4，升降机构包括设置在支撑底座1与升降板4之间的升降柱11，升降柱11的数量为四个，升降柱11为电动升降柱。升降柱11驱动升降板4在支撑底座1上方上下移动。

升降板4上设有转盘5，转盘5与滑轨之间设有锁紧件。锁紧件能够使得转盘5与滑轨保持相对固定。

转盘5通过旋转机构在升降板4上转动，旋转机构包括设置在圆孔7周向的圆形滑轨10，圆孔7与圆形滑轨10的圆心重合，转盘5下表面的滑轮卡接在滑轨的滑槽内，转盘5一侧设有电机8，电机8输出轴上的伞齿轮9与转盘5周向的伞齿轮9啮合。

升降板4、转盘5中心均设有圆孔7；转盘5上表面在圆孔7周向设有四个插销6，插销6与转盘5为滑动连接；护管2、探杆3截面均与所述圆孔7 适配，其周向均设有与插销6适配的凹槽，因此护管2、探杆3能够通过插销 6与转盘5相对固定。

护管2下端设有齿牙，齿牙便于护管2钻孔。内管12套装在护管2内部，内管12外壁与护管2内壁设有适配的长条槽和凸起；长条槽和凸起能够使得内管12、护管2同步旋转。

内管12底部设有导管13，导管13为漏斗状，导管13大口端与内管12 内壁连接，导管13小口端延伸至内管内部，导管13小口端设有柔性套管14，导管13与套管14的长度相同，导管13端部设有钢索15，钢索15端部穿过设置在内管12外壁上的圆管16与拉杆连接，旋转拉杆能够通过钢索15带动套管14翻折并与导管13接触，套管14、导管13均为网状结构。护管2向下钻孔，岩土块从导管13、套管14进入内管12，取出内管12时，旋转拉杆将套管14翻折，即将套管14开口处封闭，取出内管12时，粉状土从网状结构漏出，大块岩土块被内管12带出。

护管2包括多节可拆卸连接的护管段，内管12包括多节可拆卸连接的内管段，因此在钻孔时能够在转盘上方将护管2或内管12进行延长；相邻内管段的钢索15通过安全钩连接。

探杆3与探头18为可拆卸连接，探杆3直径略小于护管2内径，探杆3 包括多节可拆卸连接的探杆段，探杆3外壁设有滚珠19。因此，探杆3受力较大出现变形时，护管2能够避免探杆3继续变形甚至导致断裂，滚珠19能够在探杆3变形时减小其与护管2内壁的摩擦力，进而使得试验结果更加精确。

矫正板17通过连杆设置在升降板4的下方，连杆长度为升降柱11最短状态时长度的一半，矫正板17在所述圆孔7的正下方设有通孔，通孔周向设有固定卡箍，固定卡箍能够使得护管2或探杆3与矫正板17固定牢靠。矫正板17能够使得护管2或探杆3作业时端部避免出现歪斜现象。

使用上述岩土地质勘察用静力触探设备的静力触探方法，包括以下步骤：

a，将探杆3通过插销6固定在升降板4上，通过锁紧件将转盘5与滑轨相对固定，通过固定卡箍将探杆3与矫正板17固定；将探头18与信号接收装置设置好后，进行静力触探试验：进行静力触探试验可在转盘上方将探杆3 进行延长，便于探杆3到达更深的作业点。

b，将相邻内管段的钢索15通过安全钩连接，然后将内管12与护管2组装在一起，拆除探杆3后，将内管12与护管2通过插销6固定在升降板4上；通过固定卡箍将护管2与矫正板17固定，调整拉杆使得套管14保持自然状态。

c，启动电机8，护管2端部向下钻孔，启动电机8时通过内管12与护管 2之间的间隙向孔内注水，注水可对护管2端部齿牙进行降温，避免其过热导致磨损，到达该次静力触探试验孔最深点处后关闭电机8，调整拉杆使得套管 14保持翻折状态，保持护管2的位置将内管12取出，内管12取出时将孔内的岩土块带出；内管12取出后通过泥浆泵将护管2内的泥浆清除，进而可将孔内土块清理干净便于下一步操作；并拆除地面以上的探杆3段。

d，将探杆3伸入护管2内，探头18到达护管2底部后，将探杆3通过插销6固定在升降板4上，用固定卡箍将探杆3与矫正板17固定，将探头18 与信号接收装置设置好后，进行静力触探试验。

重复步骤b至步骤d直至完成设定深度的静力触探试验；

本发明提供的岩土地质勘察用静力触探设备，在静力触探试验中探头遇到较硬的土块时，通过设置护管能够在探杆受力较大出现变形时，护管能够避免探杆继续变形，从而保证试验的正常进行，取出内管时，粉状土从网状结构漏出，大块岩土块被内管带出，通过泥浆泵将多余泥浆清除后，可再次下放探杆进行静力触探试验，避免了坚硬的土块再次对探杆进行阻碍的问题，滚珠能够在探杆变形时减小探杆与护管内壁的摩擦力，进而使得试验结果更加精确。因此本发明的设备能够在坚硬的地质进行勘探，提高了静力触探试验的应用范围，也提升了工作人员的工作效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种岩土地质勘察用静力触探设备，其特征在于：包括支撑底座(1)、护管(2)、探杆(3)，支撑底座(1)上方通过升降机构设有升降板(4)，升降板(4)上设有转盘(5)，转盘(5)通过旋转机构在升降板(4)上转动，升降板(4)、转盘(5)中心均设有圆孔(7)；转盘(5)上表面在圆孔(7)周向设有四个插销(6)，插销(6)与转盘(5)为滑动连接；护管(2)、探杆(3)截面均与所述圆孔(7)适配，其周向均设有与插销(6)适配的凹槽，护管(2)下端设有齿牙。

2.根据权利要求1所述的一种岩土地质勘察用静力触探设备，其特征在于：旋转机构包括设置在所述圆孔(7)周向的圆形滑轨(10)，圆孔(7)与圆形滑轨(10)的圆心重合，转盘(5)下表面的滑轮卡接在滑轨的滑槽内，转盘(5)一侧设有电机(8)，电机(8)输出轴上的伞齿轮(9)与转盘(5)周向的伞齿轮(9)啮合。

3.根据权利要求2所述的一种岩土地质勘察用静力触探设备，其特征在于：升降机构包括设置在支撑底座(1)与升降板(4)之间的升降柱(11)，所述升降柱(11)的数量为四个，升降柱(11)为电动升降柱(11)。

4.根据权利要求1至3任一所述的岩土地质勘察用静力触探设备，其特征在于：还包括内管(12)，内管(12)套装在护管(2)内部，内管(12)外壁与护管(2)内壁设有适配的长条槽和凸起；内管(12)底部设有导管(13)，导管(13)为漏斗状，导管(13)大口端与内管(12)内壁连接，导管(13)小口端延伸至内管内部，导管(13)小口端设有柔性套管(14)，导管(13)端部设有钢索(15)，钢索(15)端部穿过设置在内管(12)外壁上的圆管(16)与拉杆连接，旋转拉杆能够通过钢索(15)带动套管(14)翻折并与导管(13)接触，套管(14)、导管(13)均为网状结构。

5.根据权利要求4所述的一种岩土地质勘察用静力触探设备，其特征在于：所述护管(2)包括多节可拆卸连接的护管段，内管(12)包括多节可拆卸连接的内管段，相邻内管段的钢索(15)通过安全钩连接。

6.根据权利要求5所述的一种岩土地质勘察用静力触探设备，其特征在于：所述探杆(3)与探头(18)为可拆卸连接，探杆(3)包括多节可拆卸连接的探杆段，探杆(3)外壁设有滚珠(19)。

7.根据权利要求6所述的一种岩土地质勘察用静力触探设备，其特征在于：还包括矫正板(17)，矫正板(17)通过连杆设置在升降板(4)的下方，连杆长度为升降柱(11)最短状态时长度的一半，矫正板(17)在所述圆孔(7)的正下方设有通孔，通孔周向设有固定卡箍。

8.根据权利要求7所述的一种岩土地质勘察用静力触探设备，其特征在于：所述转盘(5)与滑轨之间设有锁紧件。

9.一种岩土地质勘察用静力触探方法，其特征在于，采用上述权利要求1-8所述的岩土地质勘察用静力触探设备，包括以下步骤：

步骤1、将探杆(3)通过插销(6)固定在升降板(4)上，通过锁紧件将转盘(5)与滑轨相对固定，通过固定卡箍将探杆(3)与矫正板(17)固定；将探头(18)与信号接收装置设置好后，进行静力触探试验：

步骤2、重复以下步骤直至完成设定深度的静力触探试验；

a，将相邻内管段的钢索(15)通过安全钩连接，然后将内管(12)与护管(2)组装在一起，拆除探杆(3)后，将内管(12)与护管(2)通过插销(6)固定在升降板(4)上；通过固定卡箍将护管(2)与矫正板(17)固定，调整拉杆使得套管(14)保持自然状态；

b，启动电机(8)，护管(2)端部向下钻孔，到达该次静力触探试验孔最深点处后关闭电机(8)，调整拉杆使得套管(14)保持翻折状态，保持护管(2)的位置将内管(12)取出；并拆除地面以上的探杆(3)段；

c，将探杆(3)伸入护管(2)内，探头(18)到达护管(2)底部后，将探杆(3)通过插销(6)固定在升降板(4)上，用固定卡箍将探杆(3)与矫正板(17)固定，将探头(18)与信号接收装置设置好后，进行静力触探试验。

10.根据权利要求9所述的一种岩土地质勘察用静力触探方法，其特征在于：步骤b中，启动电机(8)时通过内管(12)与护管(2)之间的间隙向孔内注水，内管(12)取出后通过泥浆泵将护管(2)内的泥浆清除。

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