CN112064618B - 一种自动穿线接杆的静力触探测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动穿线接杆的静力触探测试装置，包括探杆和自动穿线装置，自动穿线装置包括线圈、转盘、驱动电机、牵引头、连接套管和电缆，电缆穿过探杆，一端与牵引头相连，另一端与线圈相连，转盘分别与线圈和驱动电机相连，探杆平行设置并且相邻两个探杆上下颠倒，相邻两个探杆与连接套管磁性连接，牵引头、驱动电机均与控制器相连。本发明能够代替传统静力触探费时费力的人工穿线接杆模式，采用自动穿线接杆贯入，贯入效率高，速度快；用于静力触探测试的中测试的自动液压贯入，可以保证贯入时的水平状态，降低贯入的倾斜率，提高贯入精度；可以调节贯入速度，按照规范设置标准贯入速度，保证匀速贯入，可以避免测试误差，重复性好。

Description

一种自动穿线接杆的静力触探测试装置

技术领域

本发明涉及一种原位测试装置，具体为一种自动穿线接杆的静力触探测试装置。

背景技术

静力触探的测试技术，是岩土工程勘察设计的重要原位测试手段。近几年随着传感器技术的快速发展，出现了数字式多功能静力触探技术，这些技术能够快速、准确地获得土层的锥尖阻力、侧壁摩阻力、孔隙水压力、电阻率和地震波等参数。在实际使用时，需要将探杆横向堆放在探杆槽中，穿线时需向2～3人自下而上反复穿线，贯入时需要将探杆再依次竖直放置，人工拧紧连接。人工穿线时间长且费力，工作效率低、劳动强度大，尤其当需要贯入底下百米时，极其不便。人工接杆贯入时，也需要人为保持探杆的垂直度，探杆的顺次连接需要手动完成，操作容易产生不规范等问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种场地适应性好、能够保证匀速贯入、工作效率高、操作简单的自动穿线接杆的静力触探测试装置。

技术方案：本发明所述的一种自动穿线接杆的静力触探测试装置，包括探杆和自动穿线装置，自动穿线装置包括线圈、转盘、驱动电机、牵引头、连接套管和电缆，电缆穿过探杆，一端与牵引头相连，另一端与线圈相连，转盘分别与线圈和驱动电机相连，探杆平行设置并且相邻两个探杆上下颠倒，相邻两个探杆与U型连接套管磁性连接，牵引头、驱动电机均与控制器相连。

牵引头设计为四轮迷你电动机车，用来牵引电缆，穿越探杆内部。电缆的一端穿出所有探杆后与探头相连。

静力触探测试装置还包括底板，底板包括脚爪、铰链、底板本体、液压驱动杆和水平调节器，底板本体通过铰链与脚爪相连，液压驱动杆分别与脚爪、底板本体相连，水平调节器与控制器相连。脚爪个数根据地形条件设置为3-8个。水平调节器可辅助检验底板本体是否调节水平。探杆能够穿过底板本体。

底板本体上设置旋转机械手。旋转机械手包括固定卡扣、旋转电机和第二支架，控制器与旋转电机相连，旋转电机与固定卡扣相连，固定卡扣用于旋转夹紧或释放探杆。

底板本体上设置第一支架，第一支架上设置液压动力源，液压动力源与液压驱动杆相连，提供液压动力。底板本体与贯入装置相连，贯入装置与液压动力源相连，提供液压动力。贯入装置包括贯入开关、速度调节开关、升降台和地锚，升降台与第二支架相连，探杆能够穿过升降台，贯入开关、速度调节开关和升降台均通过液压管与液压动力源相连，贯入开关用于控制贯入开启和关闭，升降台用于辅助探杆贯入，地锚为贯入场地提供装置反力，速度调节开关用于控制升降台的贯入速度。

自动穿线装置还包括第三支架，第三支架分别与转盘和第一支架相连，第一支架上设置探杆收纳装置。探杆收纳装置包括探杆支架、转轴、探杆托盘和转盘操纵杆，探杆支架通过转轴与第一支架相连，探杆支架穿套在转轴上，探杆支架内设置若干探杆托盘，探杆托盘内放置探杆，转轴通过螺栓与第一支架固定连接，探杆托盘采取活动卡扣的连接方式固定在探杆支架中部，转盘操纵杆通过螺栓固定在探杆支架顶部，用于操控探杆支架旋转。探杆转盘的数量根据测试深度需要配置。

探杆为标准静力触探探杆，可根据测试需要配置探杆数量。探杆的一端设置螺纹接口，另一端设置螺母接口，探杆放置方向按螺纹接口朝下和螺母接口朝下依次间隔放置在探杆转盘上。

工作原理：穿线前相邻探杆螺纹接头和螺母接头处用U型的连接套管临时连接，为牵引头提供过弯通道，其中U型连接套管由两瓣磁吸套管组成。自动穿线装置可以控制驱动电机来驱动转盘，并通过控制牵引头拖拽在探杆内部实现电缆前进和后退，完成穿线和抽线。

使用方法：

(a)穿线准备：探头与探杆贯入前，根据贯入深度准备相应探杆数量，方向颠倒间隔放置在探杆支架上，穿线前相邻探杆螺纹接头和螺母接头处用U型的连接套管临时连接，为牵引头提供过弯通道；

(b)完成穿线：自动穿线装置控制驱动电机驱动转盘，并通过控制牵引头拖拽电缆在探杆内部实现电缆前进，在U型连接套管转弯通过，穿过所有探杆后完成穿线，取下临时的U型连接套管准备接杆；

(c)完成接杆：将最后穿过探杆的线缆接头连接到探头上，操纵旋转机械手，固定卡扣先固定探头，再旋转夹紧探杆，完成探杆与探头连接，然后释放探杆；

(d)完成贯入测试：贯入前先用贯入装置液压贯入地锚，提供贯入的自重反力，然后调节底板水平，最后利用贯入装置操纵探头与待贯入的探杆贯入待测场地，重复步骤(c)，不断接杆完成试验计划贯入深度；

(e)回收探杆：测试完成后操纵贯入装置反向提升升降台，然后操纵旋转机械手，固定卡扣先固定前节，再旋转拧松后节探杆，完成两节探头连接拆接，最后将回收的探杆放置在探杆支架上，重复这一步骤，直至回收所有探杆；

(f)完成抽线：将所有探杆回收再探杆支架上后，把U型连接套管重新连接在相邻两个探杆之间，利用自动穿线装置控制驱动电机反向驱动转盘，并通过控制牵引头拖拽电缆在探杆内部实现电缆后退，在U型连接套管转弯通过，穿过所有探杆后完成抽线，试验完成。

有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：

1、能够代替传统静力触探费时费力的人工穿线接杆模式，采用自动穿线接杆贯入，贯入效率高，速度快；

2、用于静力触探测试的中测试的自动液压贯入，可以保证贯入时的水平状态，降低贯入的倾斜率，提高贯入精度；

3、可以调节贯入速度，按照规范设置标准贯入速度，保证匀速贯入，可以避免因人为操作导致的测试误差，重复性好，测试稳定；

4、具有快捷经济、易操作、准确率高等优点，为岩土工程勘察设计中静力触探测试提供了更好的工具。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明探杆1的连接示意图。

具体实施方式

以说明书附图所示的方向为上、下、左、右。

如图1～2，静力触探测试装置的探杆1为标准静力触探探杆1，可根据测试需要配置探杆1数量为24根，探杆1放置方向按螺纹接口朝下和螺母接口朝下依次平行间隔放置在探杆收纳装置3的探杆托盘303中，探杆转盘303的数量根据测试深度的需要配置。穿线前相邻两个探杆1的螺纹接头和螺母接头处用U型连接套管205临时磁性连接，为牵引头204提供过弯通道，其中U型连接套管205由两瓣磁吸套管组成。牵引头204设计为四轮迷你电动机车，用来牵引电缆穿越探杆1。牵引头204、驱动电机203均与控制器4相连。驱动电机203能够驱动转盘202，并通过控制牵引头204拖拽在探杆1内部的电缆前进或后退，完成穿线或抽线。底板6上固定有第一支架8，第一支架8与转轴固定连接，转轴与探杆支架转动连接，第一支架8的上表面固定着液压动力源9，用于为液压驱动杆604和贯入装置10提供液压动力。第一支架8与转轴302固定连接，转轴302通过螺栓与第一支架8固定连接，探杆支架301穿套在转轴302上，探杆托盘303采取活动卡扣的连接方式固定在探杆支架301中部，转盘操纵杆304通过螺栓固定在探杆支架301顶部，可以操控探杆支架301旋转。第一支架8与第三支架207固连，第三支架207与转盘202通过滚动轴承连接。电缆206穿过探杆1，一端与牵引头204相连，另一端与线圈201相连，转盘202分别与线圈201和驱动电机203相连，驱动电机203带动转盘202转动，线圈201缠绕在转盘202表面，线圈201是绕成圈的电缆206。

电缆206的一端穿出所有探杆1、第一支架8后与探头5相连。底板本体603通过铰链602与脚爪601铰接，液压驱动杆604分别与脚爪601、底板本体603固连，水平调节器605与控制器4相连。脚爪601的个数根据地形条件设置为3～8个，优选为4个。水平调节器605可控制液压驱动杆604来调节底板本体603，使其处于水平状态。底板本体603留有供探杆1穿过的探孔，探孔的直径大于静力触探常规探杆1的直径(35.7mm)。

底板本体603的上表面固连有旋转机械手7的第二支架703，第二支架703上有控制器4和旋转电机702，旋转电机702通过输出轴与固定卡扣701相连，固定卡扣701用于旋转夹紧或释放探杆1。底板本体603的上表面与贯入装置10的升降台103固连。贯入装置10用于探头5和探杆1的贯入。底板本体603的上表面还有贯入开关101和速度调节开关102，贯入开关101、速度调节开关102设置在一个控制箱上面，控制箱固定在底板603表面。贯入开关101控制地锚104的贯入的开启和关闭、升降台103的升降，升降距离是半个探杆1的距离，具体控制方法是现有技术，此处不赘述。速度调节开关102可以设置贯入速度，使得地锚104匀速贯入。地锚104用来贯入测试场地提供装置反力。

Claims (5)

1.一种自动穿线接杆的静力触探测试装置，其特征在于：包括探杆（1）和自动穿线装置（2），所述自动穿线装置（2）包括线圈（201）、转盘（202）、驱动电机（203）、牵引头（204）、连接套管（205）和电缆（206），所述电缆（206）穿过探杆（1），一端与牵引头（204）相连，另一端与线圈（201）相连，所述转盘（202）分别与线圈（201）和驱动电机（203）相连，所述探杆（1）平行设置并且相邻两个探杆（1）上下颠倒，所述相邻两个探杆（1）与连接套管（205）磁性连接，所述牵引头（204）、驱动电机（203）均与控制器（4）相连；

还包括底板（6），所述底板（6）包括脚爪（601）、铰链（602）、底板本体（603）、液压驱动杆（604）和水平调节器（605），所述底板本体（603）通过铰链（602）与脚爪（601）相连，所述液压驱动杆（604）分别与脚爪（601）、底板本体（603）相连，所述水平调节器（605）与控制器（4）相连；

所述底板本体（603）上设置旋转机械手（7）；

所述旋转机械手（7）包括固定卡扣（701）、旋转电机（702）和第二支架（703），所述控制器（4）与旋转电机（702）相连，所述旋转电机（702）与固定卡扣（701）相连，所述固定卡扣（701）用于旋转夹紧或释放探杆（1）；

所述底板本体（603）上设置第一支架（8），所述第一支架（8）上设置液压动力源（9），所述液压动力源（9）与液压驱动杆（604）相连；

所述自动穿线装置（2）还包括第三支架（207），所述第三支架（207）分别与转盘（202）和第一支架（8）相连，所述第一支架（8）上设置探杆收纳装置（3 ）。

2.根据权利要求1所述的一种自动穿线接杆的静力触探测试装置，其特征在于：所述电缆（206）的一端穿出所有探杆（1）后与探头（5）相连。

3.根据权利要求1所述的一种自动穿线接杆的静力触探测试装置，其特征在于：所述底板本体（603）与贯入装置（10）相连，所述贯入装置（10）与液压动力源（9）相连。

4.根据权利要求3所述的一种自动穿线接杆的静力触探测试装置，其特征在于：所述贯入装置（10）包括贯入开关（101）、速度调节开关（102）、升降台（103）和地锚（104），所述升降台（103）与第二支架（703）相连，所述探杆（1）能够穿过升降台（103），所述贯入开关（101）、速度调节开关（102）和升降台（103）均与液压动力源（9）相连，所述贯入开关（101）用于控制贯入开启和关闭，所述升降台（103）用于辅助探杆（1）贯入，所述地锚（104）为贯入场地提供装置反力，所述速度调节开关（102）用于控制升降台（103）的贯入速度。

5.根据权利要求1所述的一种自动穿线接杆的静力触探测试装置，其特征在于：所述探杆收纳装置（3）包括探杆支架（301）、转轴（302）、探杆托盘（303）和转盘操纵杆（304），所述探杆支架（301）通过转轴（302）与第一支架（8）相连，所述探杆支架（301）穿套在转轴（302）上，所述探杆支架（301）内设置若干探杆托盘（303），所述探杆托盘（303）内放置探杆（1），所述转盘操纵杆（304）设置在探杆支架（301）上，用于操控探杆支架（301）旋转。

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