CN113062293A

CN113062293A - 标准贯入试验锤击数的自动采集装置

Info

Publication number: CN113062293A
Application number: CN202110399275.7A
Authority: CN
Inventors: 曹源; 万衡; 董文澎; 潘志群; 刘虎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-04-14
Filing date: 2021-04-14
Publication date: 2021-07-02

Abstract

本发明提供一种标准贯入试验锤击数的自动采集装置，属于标准贯入试验的测量技术领域，其包括了标准贯入试验系统、自动记录系统与自动检测装置，其中标准贯入试验系统包括：穿心锤、垫座、钻杆、三角架；自动记录系统包括：测距报警器、锤击数计数仪；自动检测装置包括：光电传感器检测装置及其固定系统、超声波检测装置及其固定系统。利用SPT锤击数N的自动采集替代现场人工目测，降低了人为记录的漏记、误记机率，提高了原位测试数字化采集水平，同时也提升了现场测试的效率和精度。

Description

标准贯入试验锤击数的自动采集装置

技术领域

本发明涉及盾标准贯入试验的测量技术领域，具体涉及一种标准贯入试验锤击数的自动采集装置。

背景技术

标准贯入试验是动力触探的一种，是在现场研究砂或黏性土的物理、力学性质的一种重要原位测试方法，目前在国际岩土工程勘察中应用广泛。

标准贯入试验的设备主要由标准贯入器、触探杆和穿心锤三部分组成。触探杆一般用直径为42毫米的钻杆，穿心锤重63.5千克。它利用一定的锤击功能( 锤重63. 5kg,落距76cm )，将一定规格的对开管式的贯入器( 对开管外径51mm，内径35mm，长度大于457mm，下端接长度为76 mm、刃角18°～20, 刃口端部厚1. 6mm 的管靴，上端接钻杆) 打入钻孔孔底的土中。贯入时，穿心锤落距为76厘米，使其自由下落，将贯入器直打入土层中15cm。以后每打入土层30cm的锤击数，即为实测锤击数N，接着提出贯入器，取出贯入器中的土样进行鉴别描述。

在现有的现场试验中，需要人工在钻杆上标记15cm和30cm的拟贯入距离，然后记录贯入相应深度时的锤击数。这种方法在人工标记贯入距离时因外业环境的不确定性，造成的人为误差很大，另一方面，现场工作人员一方面要观察贯入进程，另一方面还要记录标准贯入击数，易造成漏记或误记的现象，且纸张记录数据一旦磨损或丢失，就无法还原，造成不必要的技术事故。

随着AI和大数据技术的快速发展，勘测设计行业数据的数字化也是行业发展的大趋势，因此使用标准贯入试验锤击数的自动采集装置取代人工作业已经是非常紧迫的工作了。

发明内容

本发明基于传感器与自动记录设备的标准贯入试验记录设备，旨在解决人工测量与记录中的误差与不准确，提高工效，符合现在数字化技术发展要求。

本说明书实施例之一提供一种标准贯入试验锤击数的自动采集装置，包括标准贯入系统、自动记录系统与自动检测装置。所述标准贯入器系统包括：穿心锤、垫座、钻杆、三角架；所述自动记录系统包括：测距报警器、锤击数计数仪；自动检测装置包括：光电传感器检测装置及其固定系统、超声波检测装置及其固定系统。

更进一步，光电传感器检测装置及其固定系统中光电传感器通过套筒固定于三角架上并同时安装在穿心锤两侧；超声波检测装置及其固定系统中超声波传感器通过紧固螺栓和紧固螺母以及环形开口钢圈固定于连接杆上。光电传感器通过紧固转轴固定于套筒上；超声波传感器集成于密闭盒子中并通过焊接方式固定于环形开口钢圈上。套筒通过紧固螺丝固定于三角架上；环形开口钢圈通过紧固螺栓与紧固螺母固定于连接杆上。

更进一步，测距报警器可使用稳压电源模块作为电源；锤击数计数仪可用蓄电池作为驱动，并安装有太阳能吸收板吸收太阳能；所述太阳能吸收板积累太阳能作为备用能源储存。测距报警器其装有单片机以稳压电源模块作为电源，同时连接提示灯与警报器；锤击数计数仪装有启动按钮和复位按钮以及锤击数N显示器和锤击数N/2显示器。

本发明专利与现有技术相比有着突出的优点：

1）配套使用光电传感器与锤击数记录仪，可以准确记录出锤击数，消除了人工记录时带来的不确定性；

2）采用超声波传感器（抗干扰能力强、方向性强）作为测距仪与测距警报器搭配可以消除人工标记贯入深度的不准确性；

3）太阳能板保证了锤击数计数仪在电池没电的情况下也可以正常工作；

4）本发明专利使用简单、安装简便、携带方便，且在工地工作时抗干扰能力强，同时也保证了所记录数据的真实与准确。

附图说明

图1为本发明基于传感器和自动记录设备的标准贯入试验记录设备的现场施工示意图；

图2为本发明光电传感器及其固定装置与超声波传感器及其固定装置的主视示意图。

图3为本发明光电传感器及其固定装置放大图；

图4为本发明超声波传感器及其固定装置放大图；

图5为本发明套筒结构的俯视示意图；

图6为本发明超声波传感器及其固定装置的俯视示意图；

图7为本发明测距警报器的主视示意图；

图8为本发明锤击数记录仪的主视示意图。

附图标记：101、测距报警器；102、光电传感器检测装置及其固定系统；103、穿心锤；104、垫座；105、超声波检测装置及其固定系统；106、钻杆；107、锤击数计数仪；108、三角架；109、连接杆；1011、稳压电源模块；1012、单片机；1013、提示灯；1014、警报器；1015、提示灯关闭按钮；1021、紧固螺丝；1022、套筒；1023、紧固转轴；1024、光电传感器；1051、紧固螺栓；1052、紧固螺母；1053、环形开口钢圈；1054、超声波传感器；1071、启动按钮；1072、复位按钮；1073、锤击数N显示器；1074、锤击数N/2显示器；1075、太阳能吸收板；1076、存储按钮；1077、数据存储显示器。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下。

参照图1、2，标准贯入器系统包括：穿心锤103、垫座104、钻杆106、三角架108；自动记录系统包括：测距报警器101、锤击数计数仪107；自动检测装置包括：光电传感器检测装置及其固定系统102、超声波检测装置及其固定系统105。

为了使此发明专利的技术、优点和方案被理解，以下作进一步的阐述。

结合图4、6，超声波检测装置及其固定系统105与测距报警器101为配套使用，超声波传感器1054通过环形开口钢圈1053固定于连接杆109上，而环形开口钢圈1053通过紧固螺栓1051与紧固螺母1052固定于连接杆109上，此时可以通过取出紧固螺母1052来调节环形开口钢圈1053从而达到调节超声波传感器1054的目的，使超声波传感器1054可以达到合适的位置来测量距离，同时在卸下环形开口钢圈(1053)也很方便。超声波传感器1054通过焊接的方式连接在环形开口钢圈(1053)上。

结合图7，与超声波检测装置及其固定系统105相连接的测距警报器101通过其中单片机1012来达到报警的目的，即当超声波传感器1054测出下降地相对距离为15cm时会通过警报器1014发出警报同时提示灯1013亮起，此时可以按下提示灯关闭按钮1015来关闭警报，接着当超声波传感器1054测出下降地相对距离为30cm时会通过警报器1014发出警报同时提示灯1013会开始闪烁，此时可以通过锤击数计数仪107来记录锤击数N。单片机1012可以通过稳压电源模块1011供电。

结合图3、5，光电传感器检测装置及其固定系统102与锤击数计数仪107为配套使用，套筒1022通过紧固螺丝1021固定于三角架108上，光电传感器1024通过紧固转轴1024固定于套筒1022上，通过转动紧固螺丝1021可以调节光电传感器1024的高度，而通过紧固转轴1023可以调节光电传感器1024的角度来实现准确测量锤击数。

结合图8，与光电传感器检测装置及其固定系统102连接的是锤击数计数仪107，当测距警报器101结束15cm警报时，可以按下启动按钮1071开始计数，此时保证穿心锤103初始位置在垫座104之上，且此时穿心锤103位于光电传感器1024之间，通过紧固螺丝1021来调整高度，和通过紧固转轴1023来调整角度从而达到要求，在超声波传感器1054测出下降相对距离为30cm时，锤击计数仪107停止计数，并将锤击数显示在锤击数N显示器1073上，同时计算出真正的锤击数N/2记录在锤击数N/2显示器1074上，因为穿心锤103锤击一次，光电传感器1024其实记录了两次锤击，所以正真的锤击数应该为记录锤击数的一半。进一步按下存储按钮1076将所得锤击数记录在数据存储显示器1077上，然后按下复位按钮1072，进行下一组测量与记录。

锤击计数仪107可以使用蓄电池作为驱动，当蓄电池没电时，可以由太阳能吸收板1075吸收太阳能为蓄电池充电，避免了因为蓄电池没电而导致装置无法使用。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护。

Claims

1.一种标准贯入试验锤击数的自动采集装置，其特征在于，包括标准贯入系统、自动记录系统与自动检测装置，所述标准贯入器系统包括：穿心锤（103）、垫座（104）、钻杆（106）、三角架（108）；所述自动记录系统包括：测距报警器（101）、锤击数计数仪（107）；所述自动检测装置包括：光电传感器检测装置及其固定系统（102）、超声波检测装置及其固定系统（105）。

2.根据权利要求1所述的标准贯入试验锤击数的自动采集装置，其特征在于，所述光电传感器检测装置及其固定系统（102）中光电传感器（1024）通过套筒（1022）固定于所述三角架（108）上，并被安装在所述穿心锤（103）两侧；所述超声波检测装置及其固定系统（105）中超声波传感器（1054）通过紧固螺栓（1051）和紧固螺母（1052）以及环形开口钢圈（1053）固定于连接杆（109）上。

3.根据权利要求2所述的标准贯入试验锤击数的自动采集装置，其特征在于，所述光电传感器（1024）通过紧固转轴（1023）固定于所述套筒（1022）上；所述超声波传感器（1054）集成于密闭盒子中并通过焊接方式固定于所述环形开口钢圈（1053）上。

4.根据权利要求3所述的标准贯入试验锤击数的自动采集装置，其特征在于，所述套筒（1022）通过紧固螺丝（1021）固定于三角架（108）上；环形开口钢圈（1053）通过所述紧固螺栓（1051）与所述紧固螺母（1052）固定于连接杆（109）上。

5.根据权利要求1所述的标准贯入试验锤击数的自动采集装置，其特征在于，所述测距报警器（101）使用稳压电源模块（1011）作为电源；所述锤击数计数仪（107）通过蓄电池作为驱动，并安装有太阳能吸收板（1075）吸收太阳能；所述太阳能吸收板（1075）积累太阳能作为备用能源储存。