CN111945699B - 一种岩土工程的静力触探装置及探杆插接方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种岩土工程的静力触探装置及探杆插接方法,涉及岩土工程的勘察技术领域,方便了相邻探杆之间的连接,其包括探杆,所述探杆包括探头杆以及与探头杆连接的多根延长杆,还包括支架,所述支架包括底座、设置于底座上方的横板以及连接底座与横板的两个竖梁,所述横板的中部开设有供探杆穿过的第一导向孔,所述底座上开设有供探杆穿过的第二导向孔,所述第一导向孔的轴线与第二导向孔轴线相重合。本申请的延长杆采用吊装传送以及插接固定的方式,方便了多段探杆之间的连接。
Description
技术领域
本申请涉及岩土工程的勘察技术领域,尤其是涉及一种岩土工程的静力触探装置及探杆插接方法。
背景技术
静力触探作为岩土工程技术领域进行土体原位测试的一种方法,是利用给进装置将底部装有探头的探杆贯入土层,通过测量贯入阻力和摩擦力等参数来评价土体的基本物理力学特性,如土的变形模量、土的容许承载力等。
公告号为CN206070506U的中国专利文件公开了一种静力触探设备,包括动力系统、操作系统和贯入系统;所述动力系统包括汽油机和油泵;所述操作系统包括油箱,所述油箱上部设置有调压阀,调压阀上设置有第一手动换向阀;所述贯入系统包括双油缸、自动卡瓦装置和探杆;双油缸竖直连接设置在贯入底盘上,双油缸顶部两个活塞杆通过连接梁连接,连接梁中心设置自动卡瓦装置,所述探杆竖直固定在连接梁上并通过自动卡瓦装置向下触探贯入,所述探杆底端设置有微型探头。
当探杆完成一次贯入后,需松开自动卡瓦装置,然后把双油缸升起,夹紧自动卡瓦装置对探杆再次贯入,如此反复直至探杆贯入所需位置。
针对上述中的相关技术,发明人认为存在以下缺陷:在深孔静力触探试验贯入过程中,为了满足探头贯入深度的需求,需要使用多根探杆,而相邻探杆之间通常采用螺纹连接的方式进行连接固定,即当一根探杆在下压至一定程度后,工作人员需要继续螺接另一根探杆,以满足探头贯入深度的需求。工作人员在进行相邻探杆之间的连接时,工作人员需要托举探杆,使其保持竖直方向,并转动探杆,才能实现探杆之间的连接,相邻探杆之间的连接较为麻烦。
发明内容
为了方便相邻探杆之间的连接,本申请提供一种岩土工程的静力触探装置及探杆插接方法。
第一方面,本申请提供一种岩土工程的静力触探装置,采用如下的技术方案:
一种岩土工程的静力触探装置,包括探杆,所述探杆包括探头杆以及与探头杆连接的多根延长杆,还包括支架,所述支架包括底座、设置于底座上方的横板以及连接底座与横板的两个竖梁,所述横板的中部开设有供探杆穿过的第一导向孔,所述底座上开设有供探杆穿过的第二导向孔,所述第一导向孔的轴线与第二导向孔轴线相重合;
所述底座上设有两个对称的液压缸,两个所述液压缸的活塞杆之间固定连接有连接梁,所述连接梁中心设有用于夹紧探杆的自动卡瓦装置;
所述延长杆的一端凸起有插接柱,延长杆的另一端开设有供插接柱插接的插接槽,所述插接柱的外周壁上设置两个定位块,两个定位块以延长杆的轴线呈中心对称分布,所述插接柱的外周壁上开设有供定位块滑动的滑槽,所述插接槽的内壁上开设有供定位块卡接的环槽,所述滑槽中安装有始终驱使定位块从滑槽中伸出与环槽抵接的弹性件,所述定位块伸出的滑槽的一端设有导向面,所述探头杆的上端与延长杆的远离插接槽的一端具有相同的结构;
所述延长杆远离插接柱的一端开设有两个与环槽连通的出口槽,两个出口槽以探杆的轴线呈中心对称分布,两个所述出口槽与两个所述定位块沿延长杆的轴线方向呈十字交错分布;
所述横板上方设置有用于吊装延长杆的吊装机构,吊装机构包括设置于横板上方的丝杠以及螺纹连接于丝杠上的多个滑块;所述横板的两端向上延伸有用于供丝杠转动连接的铰接座,两个铰接座之间连接有穿过滑块的导向杆,所述导向杆与丝杠的轴线相平行,所述吊装机构还包括用于驱动丝杠转动的驱动件;
所述滑块靠近横板的一端设置有竖板,所述竖板远离滑块的一端连接有两个平行的卡条,两个所述卡条倾斜向上设置,两个卡条之间间隔形成供插接柱穿过的间隙,所述插接柱的外周壁上开设有两个供卡条穿过并形成对插接柱支撑的斜口槽;
所述横板上端面靠近第一导向孔处垂直设置有用于将插接柱与两个卡条分离的挡板,所述挡板的一侧开设有弧口槽,当所述延长杆抵接于弧口槽时,所述延长杆与第一导向孔处于同一轴线位置。
通过采用上述技术方案,启动两个液压缸以及控制自动卡瓦装置,将探头杆贯入土中;探头杆下压至一定高度时,驱动丝杠转动,使得滑块带动延长杆移动至抵靠于挡板的弧口槽内壁,继续转动丝杠,使得卡条与斜口槽分离,此时的延长杆朝向竖直方向下落,并穿过第一导向孔,使得延长杆下端的插接槽与探头杆上端的插接柱插接,定位块卡接于环槽中,且出口槽与定位块之间形成错位,然后通过两个液压缸以及自动卡瓦装置的配合,将延长杆贯入土中,本方案无需人工托举探杆进行螺纹连接,通过卡接固定的方式,方便了探杆之间的连接。
优选的,所述弹性件为安装于滑槽中的第一弹簧,所述第一弹簧的一端抵接于滑槽的底部,另一端与定位块远离导向面的一端抵接。
通过采用上述技术方案,第一弹簧作为弹性件,具有安装方便,受力稳定的优点。
优选的,所述驱动件为与丝杠伸出铰接座一端固定连接的转盘。
通过采用上述技术方案,转盘的设置,可方便工作人员控制丝杠的转动。
优选的,所述挡板位于弧口槽槽口两相对的槽壁开设有条形槽,所述条形槽朝向挡板的高度方向延伸,两个所述条形槽中均滑动连接有限位块,所述条形槽中安装有第二弹簧,所述第二弹簧的一端固定于条形槽的槽底,另一端与限位块抵接,两个限位块与弧口槽之间围成形成供延长杆上下滑移的容纳腔,所述限位块靠近弧口槽槽口的一侧设有供延长杆滑开并收入条形槽中的导向结构。
通过采用上述技术方案,当滑块带动延长杆朝向挡板的弧口槽内移动时,延长杆会优先与限位块的导向结构接触,并滑开两个限位块,使得限位块收入条形槽中,待延长杆抵接于弧口槽内壁时,限位块在第二弹簧的作用下重新伸出,并对延长杆形成限位,使得延长杆保持竖直下落的趋势。
优选的,所述第二弹簧沿条形槽的长度方向均布设置有多个。
通过采用上述技术方案,多个第二弹簧的设置,能够提高限位块移动时的稳定性。
优选的,所述导向结构为倾斜设置的挤压面。
通过采用上述技术方案,挤压面的设置,可方便探杆滑开限位块。
优选的,所述丝杠包括用于驱动滑块移动的螺纹部以及供滑块存放的光滑部。
通过采用上述技术方案,当丝杠驱动滑块移动至卡条与延长杆分离时,滑块可进入光滑部中,从而实现滑块的存放;同时,在复位滑块时,将滑块从光滑部移动至螺纹部,可自由的调节滑块之间的间隙。
第二方面,本申请提供一种岩土工程的探杆插接方法,采用如下的技术方案:
将探头杆依次穿过第一导向孔、自动卡瓦装置以及第二导向孔,并将多根延长杆依次吊装于对应的两个卡条上;启动两个液压缸以及自动卡瓦装置,将探头杆贯入土中;探头杆下压至一定高度时,驱动丝杠转动,使得滑块带动延长杆朝向挡板的弧口槽移动,延长杆移动至抵靠于弧口槽时,继续驱动滑块移动,直至两个卡条与斜口槽分离,此时的延长杆朝向探头杆方向自由下落,并穿过第一导向孔,使得延长杆下端的插接槽与探头杆上端的插接柱形成插接固定,且定位块与环槽形成卡接,然后,两个液压缸与自动卡瓦装置继续控制探杆贯入土中,重复上述步骤直至探杆贯入所需位置。
通过采用上述技术方案,能够提高探杆插接时的效率。
综上所述,本申请包括以下至少一种有益效果:
1.本申请的延长杆采用吊装传送以及插接固定的方式,方便了多段探杆之间的连接;
2.通过限位块的设置,使得延长杆能够实现竖直下落。
附图说明
图1是本实施例的整体结构示意图;
图2是本实施例的凸显第一导向孔的结构示意图;
图3是本实施例的探杆的结构示意图;
图4是本实施例的凸显相邻延长杆相互插接的剖视示意图;
图5是本实施例的凸显吊装机构的结构示意图;
图6是本实施例的图5中A处的放大示意图;
图7是本实施例的凸显挡板的结构示意图;
图8是本实施例的凸显挡板的局部剖视示意图;
图9是本实施例的凸显丝杠的正视图。
附图标记说明:1、支架;2、底座;3、横板;4、竖梁;5、液压缸;6、连接梁;7、自动卡瓦装置;8、第一导向孔;9、第二导向孔;10、探杆;11、探头杆;12、延长杆;13、插接柱;14、插接槽;15、定位块;16、滑槽;17、第一弹簧;18、第二弹簧;19、第一限位环;20、第二限位环;21、导向面;22、出口槽;23、滑块;24、丝杠;25、螺纹部;26、光滑部;27、铰接座;28、导向杆;29、竖板;30、卡条;31、斜口槽;32、转盘;33、挡板;34、弧口槽;35、条形槽;36、限位块;37、环槽;38、挤压面。
具体实施方式
以下结合附图对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种岩土工程的静力触探装置。参照图1,静力触探装置包括探杆10以及支架1,支架1包括底座2、设置于底座2上方的横板3以及连接底座2与横板3的两个竖梁4,两个竖梁4一端分别与横板3的两端固定连接。
参照图1、2,底座2上设有两个对称的液压缸5,两个液压缸5的活塞杆之间固定连接有连接梁6,连接梁6的中部设有用于夹紧探杆10的自动卡瓦装置7。横板3的中部开设有供探杆10穿过的第一导向孔8,底座2上开设有供探杆10穿过的第二导向孔9,第一导向孔8与第二导向孔9处于同一轴线。探杆10安装时,可从横板3的上端依次穿过第一导向孔8、自动卡瓦装置7以及第二导向孔9。
参照图2、3,探杆10包括探头杆11以及与探头杆11连接的多根延长杆12,延长杆12的一端凸起有插接柱13,延长杆12的另一端开设有供插接柱13插接的插接槽14,插接柱13的轴线与延长杆12的轴线相重合。
参照图3、4,插接柱13的外周壁上径向设置有两个定位块15,两个定位块15以延长杆12的轴线呈中心对称分布。插接槽14的外周壁上开设有供定位块15滑动的滑槽16,定位块15可完全收入滑槽16中,滑槽16中设有始终驱使定位块15伸出的弹性件,弹性件为第一弹簧17,第一弹簧17的一端抵接于滑槽16的槽底,另一端抵接于定位块15,在第一弹簧17的作用下,定位块15始终产生向外滑出的趋势。滑槽16的槽口处过盈卡接有阻止定位块15脱离滑槽16的第一限位环19。插接槽14的内壁上开设有供定位块15卡接的环槽37,定位块15的整体形状类似直角梯形结构,包括有一倾斜的导向面21。探头杆11的上端与延长杆12的远离插接槽14的一端具有相同的结构,本文不多赘述。
当插接柱13与插接槽14插接过程中,定位块15通过导向面21与插接槽14挤压,从而使定位块15收入滑槽16中,待插接柱13插接至定位块15与环槽37处于相对位置时,定位块15在第二弹簧18的作用下重新弹出,并与环槽37形成卡接。
参照图4,延长杆12远离插接柱13的一端开设有两个与环槽37连通的出口槽22,两个出口槽22以探杆10的轴线呈中心对称分布,且两个出口槽22与两个定位块15沿延长杆12的轴线方向呈十字交错分布。插接柱13与插接槽14分离时,可使插接柱13转动至定位块15处于出口槽22的位置,然后拔拉插接柱13,即可使定位块15从出口槽22退出,以实现插接柱13与插接槽14的分离。
参照图5、6,横板3上方设置有用于吊装延长杆12的吊装机构,吊装机构包括设置于横板3上方的丝杠24以及螺纹连接于丝杠24上的多个滑块23;多个滑块23之间间隔设置。横板3的两端竖直向上延伸有用于供丝杠24转动连接的铰接座27,两个铰接座27相靠近的一侧嵌设有轴承,丝杠24与轴承的内圈固定连接,从而丝杠24的转动连接。为了使多个滑块23保持横向滑移,两个铰接座27之间连接有穿过滑块23的导向杆28,导向杆28与丝杠24的轴线相互平行。
参照图5、6,滑块23靠近横板3的一端设置有向下延伸有竖板29,竖板29远离滑块23的一端连接有两个平行的卡条30,两个卡条30倾斜向上设置,且朝向同一侧方向延伸,两个卡条30之间形成供插接柱13穿过的间隙。插接柱13的外周壁上开设有两个供卡条30穿过斜口槽31。当插接柱13从两个卡条30之间穿过时,两个卡条30与斜口槽31之间形成抵接,从而形成对插接柱13的支撑,并限制延长杆12的转动,此时的延长杆12悬空挂接于两个卡条30上。
参照图5,吊装机构还包括用于驱动丝杠24转动的驱动件,驱动件为与丝杠24伸出铰接座27一端固定连接的转盘32。
参照图7、8,横板3上端面靠近第一导向孔8处垂直设置有用于将插接柱13与两个卡条30分离的挡板33,挡板33的一侧开设有弧口槽34,当滑块23带动延长杆12移动至延长杆12抵接于弧口槽34时,延长杆12与第一导向孔8处于同一轴线位置,此时的挡板33会阻止延长杆12随滑块23移动,当滑块23继续向前移动时,延长杆12上的斜口槽31会与卡条30之间产生分离,从而使延长杆12朝向第一导向孔8方向下落,以实现插接槽14与插接杆之间的插接固定。
参照图8,挡板33位于弧口槽34槽口处开设有两个条形槽35,两个条形槽35对称设置于两相对的槽壁上,条形槽35沿挡板33的高度方向延伸,两个条形槽35中均滑动连接有限位块36,条形槽35中安装有第二弹簧18,第二弹簧18均布设置有多个,第二弹簧18的一端固定于条形槽35的槽底,另一端与限位块36抵接,在第二弹簧18的作用下,限位块36始终产生向条形槽35外滑出的趋势。条形槽35的槽口处过盈卡接有阻止限位块36脱离条形槽35的第二限位环20。
进一步的,结合图6,限位块36靠近弧口槽34槽口的一侧设有设有倾斜的挤压面38,多个第二弹簧18组合产生的对限位块36弹力小于卡条30与斜口槽31之间的摩擦力。当延长杆12与限位块36接触时,会与挤压面38之间形成挤压,从而将限位块36滑开,使其收入条形槽35,即延长杆12能够滑块23限位块36进入弧口槽34中,待延长杆12与弧口槽34的内壁抵触时,限位块36在第二弹簧18的作用下重新伸出,并与弧口槽34形成供延长杆12上下滑移的容纳腔。
作为进一步优选的,参照图9,丝杠24包括用于驱动滑块23移动的螺纹部25以及供滑块23存放的光滑部26,当丝杠24驱动滑块23移动至卡条30与延长杆12分离时,滑块23可进入光滑部26中,从而实现滑块23的存放;同时,在复位滑块23时,将滑块23从光滑部26移动至螺纹部25,可自由的调节滑块23之间的间隙。
本申请实施例一种岩土工程的静力触探装置的实施原理为:
使用时,将底座2固定在静力触探试验地点,并将探头杆11预先穿过第一导向孔8、自动卡瓦装置7、第二导向孔9,自动卡瓦装置7夹紧探头杆11,启动两个液压缸5,使液压缸5的活塞杆回缩带动连接梁6下移,从而将探头杆11压入土中,在液压缸5回缩至极限位置后,自动卡瓦装置7松开,再次启动液压缸5,使得液压缸5的活塞杆带动连接梁6升起后,自动卡瓦装置7再次夹紧探头杆11,然后驱动丝杠24转动,使得滑块23带动延长杆12抵靠于挡板33的弧口槽34内壁,并继续转动丝杠24,待滑块23上的卡条30与延长杆12分离时,停止丝杠24的转动,此时的延长杆12竖直下落,并穿过第一导向杆28与下方的探头杆11对接,使得定位块15卡入环槽37中,实现延长杆12与探头杆11的连接,然后,控制两液压缸5的活塞杆回缩将探头杆11再次贯入土中,如此往复并增加延长杆12的节数,直到探杆10的深度达到静力触探试验所需的深度。
回收探杆10时,控制两个液压缸5的活塞杆回缩至极限位置,使自动卡瓦装置7夹紧探杆10,然后,驱动液压缸5的活塞杆带动连接梁6上升,从而将探杆10从土中拔出,探杆10拔拉至延长杆12至一端高度时,转动延长杆12,使得定位块15移动至出口槽22处,并拔拉延长杆12,即可实现相邻延长杆12之间的分离,重复上述步骤即可完成探杆10的回收。
本申请实施例还公开一种岩土工程的探杆插接方法,通过采用上述的静力触探装置进行探杆10的插接;
将探头杆11依次穿过第一导向孔8、自动卡瓦装置7以及第二导向孔9,并将多根延长杆12依次吊装于对应的两个卡条30上,启动两个液压缸5以及控制自动卡瓦装置7,将探头杆11贯入土中;探头杆11下压至一定高度时,转动转盘32来带动丝杠24转动,使得滑块23带动延长杆12朝向挡板33的弧口槽34移动,延长杆12移动至抵靠于弧口槽34时,并继续转动丝杠24,待滑块23上的卡条30与延长杆12分离时,停止丝杠24的转动,此时的延长杆12朝向探头杆11方向竖直下落,并穿过第一导向孔8,并穿过第一导向孔8,使得延长杆12下端的插接槽14与探头杆11上端的插接柱13之间通过环槽37与两个定位块15的卡接配合形成插接固定,然后,两个液压缸5与自动卡瓦装置7继续控制探杆10贯入土中,重复上述步骤直至探杆10贯入所需位置。
以上均为本申请的较佳实施例,并非依此限制本申请的保护范围,故:凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种岩土工程的静力触探装置,包括探杆(10),所述探杆(10)包括探头杆(11)以及与探头杆(11)连接的多根延长杆(12),其特征在于:还包括支架(1),所述支架(1)包括底座(2)、设置于底座(2)上方的横板(3)以及连接底座(2)与横板(3)的两个竖梁(4),所述横板(3)的中部开设有供探杆(10)穿过的第一导向孔(8),所述底座(2)上开设有供探杆(10)穿过的第二导向孔(9),所述第一导向孔(8)的轴线与第二导向孔(9)轴线相重合;
所述底座(2)上设有两个对称的液压缸(5),两个所述液压缸(5)的活塞杆之间固定连接有连接梁(6),所述连接梁(6)中心设有用于夹紧探杆(10)的自动卡瓦装置(7);
所述延长杆(12)的一端凸起有插接柱(13),延长杆(12)的另一端开设有供插接柱(13)插接的插接槽(14),所述插接柱(13)的外周壁上设置两个定位块(15),两个定位块(15)以延长杆(12)的轴线呈中心对称分布,所述插接柱(13)的外周壁上开设有供定位块(15)滑动的滑槽(16),所述插接槽(14)的内壁上开设有供定位块(15)卡接的环槽(37),所述滑槽(16)中安装有始终驱使定位块(15)从滑槽(16)中伸出与环槽(37)抵接的弹性件,所述定位块(15)伸出滑槽(16)的一端设有导向面(21),所述探头杆(11)的上端与延长杆(12)的远离插接槽(14)的一端具有相同的结构;
所述延长杆(12)远离插接柱(13)的一端开设有两个与环槽(37)连通的出口槽(22),两个出口槽(22)以探杆(10)的轴线呈中心对称分布,两个所述出口槽(22)与两个所述定位块(15)沿延长杆(12)的轴线方向呈十字交错分布;
所述横板(3)上方设置有用于吊装延长杆(12)的吊装机构,吊装机构包括设置于横板(3)上方的丝杠(24)以及螺纹连接于丝杠(24)上的多个滑块(23);所述横板(3)的两端向上延伸有用于供丝杠(24)转动连接的铰接座(27),两个铰接座(27)之间连接有穿过滑块(23)的导向杆(28),所述导向杆(28)与丝杠(24)的轴线相平行,所述吊装机构还包括用于驱动丝杠(24)转动的驱动件;
所述滑块(23)靠近横板(3)的一端设置有竖板(29),所述竖板(29)远离滑块(23)的一端连接有两个平行的卡条(30),两个所述卡条(30)倾斜向上设置,两个卡条(30)之间间隔形成供插接柱(13)穿过的间隙,所述插接柱(13)的外周壁上开设有两个供卡条(30)穿过并形成对插接柱(13)支撑的斜口槽(31);
所述横板(3)上端面靠近第一导向孔(8)处垂直设置有用于将插接柱(13)与两个卡条(30)分离的挡板(33),所述挡板(33)的一侧开设有弧口槽(34),当所述延长杆(12)抵接于弧口槽(34)时,所述延长杆(12)与第一导向孔(8)处于同一轴线位置。
2.根据权利要求1所述的一种岩土工程的静力触探装置,其特征在于:所述弹性件为安装于滑槽(16)中的第一弹簧(17),所述第一弹簧(17)的一端抵接于滑槽(16)的底部,另一端与定位块(15)远离导向面(21)的一端抵接。
3.根据权利要求1所述的一种岩土工程的静力触探装置,其特征在于:所述驱动件为与丝杠(24)伸出铰接座(27)一端固定连接的转盘(32)。
4.根据权利要求1所述的一种岩土工程的静力触探装置,其特征在于:所述挡板(33)位于弧口槽(34)槽口两相对的槽壁开设有条形槽(35),所述条形槽(35)朝向挡板(33)的高度方向延伸,两个所述条形槽(35)中均滑动连接有限位块(36),所述条形槽(35)中安装有第二弹簧(18),所述第二弹簧(18)的一端固定于条形槽(35)的槽底,另一端与限位块(36)抵接,两个限位块(36)与弧口槽(34)之间围成形成供延长杆(12)上下滑移的容纳腔,所述限位块(36)靠近弧口槽(34)槽口的一侧设有供延长杆(12)滑开并收入条形槽(35)中的导向结构。
5.根据权利要求4所述的一种岩土工程的静力触探装置,其特征在于:所述第二弹簧(18)沿条形槽(35)的长度方向均布设置有多个。
6.根据权利要求4所述的一种岩土工程的静力触探装置,其特征在于:所述导向结构为倾斜设置的挤压面(38)。
7.根据权利要求6所述的一种岩土工程的静力触探装置,其特征在于:所述丝杠(24)包括用于驱动滑块(23)移动的螺纹部(25)以及供滑块(23)存放的光滑部(26)。
8.一种岩土工程的探杆插接方法,其特征在于:采用如权利要求1-7任意一项所述的静力触探装置进行探杆(10)的插接;
将探头杆(11)依次穿过第一导向孔(8)、自动卡瓦装置(7)以及第二导向孔(9),并将多根延长杆(12)依次吊装于对应的两个卡条(30)上;启动两个液压缸(5)以及自动卡瓦装置(7),将探头杆(11)贯入土中;探头杆(11)下压至一定高度时,驱动丝杠(24)转动,使得滑块(23)带动延长杆(12)朝向挡板(33)的弧口槽(34)移动,延长杆(12)移动至抵靠于弧口槽(34)时,继续驱动滑块(23)移动,直至两个卡条(30)与斜口槽(31)分离,此时的延长杆(12)朝向探头杆(11)方向自由下落,并穿过第一导向孔(8),使得延长杆(12)下端的插接槽(14)与探头杆(11)上端的插接柱(13)形成插接固定,且定位块(15)与环槽(37)形成卡接,然后,两个液压缸(5)与自动卡瓦装置(7)继续控制探杆(10)贯入土中,重复上述步骤直至探杆(10)贯入所需位置。
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