CN114855749A - 一种基于压力的搅拌桩土层识别方法 - Google Patents

Abstract

一种基于压力的搅拌桩土层识别方法，包括搅拌组件和智能终端，搅拌组件包括多根钻杆、与多根钻杆连接用于驱动钻杆旋转的动力头，钻杆的底端设有搅拌头，搅拌头的底端设有切割刀片，切割刀片的迎土面上设有多个并列设置的压力传感器，智能终端与压力传感器连接，方法包括以下步骤：对施工区域进行勘察，确定施工区域内包含的多种土层类型，并获取每种土层类型的物理力学参数；在施工过程中，每当搅拌头下降预设的识别距离时，根据预设识别规则对识别距离范围内的土层类型进行识别，以确定该识别距离范围内的土层类型。本发明通过切割刀片迎土面与土体之间的压力换算成有效扭矩，可提高判断土层类型的准确性。

Description

一种基于压力的搅拌桩土层识别方法

技术领域

本发明属于搅拌桩施工技术领域，尤其涉及一种基于压力的搅拌桩土层识别方法。

背景技术

深层水泥土搅拌桩是地基处理的一种方式，它利用水泥作为固化剂，通过特殊的搅拌机械，在地基深处通过喷浆的方式把固化剂与周围土体相掺和，然后产生物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优良质地基。深层水泥搅拌桩施工时需要针对不同的土层采取不同的工艺参数，而工程实践中通常在一片施工区域仅1个勘察钻孔，所有搅拌桩施工都参照该勘察钻孔的土层分布情况调整施工工艺参数。然而，大量工程土层分布复杂，实际施工的土层分布与勘察孔并不一致，因此经常出现施工工艺参数不适宜该土层，导致部分桩段施工质量差，甚至出现不成桩的情况。

针对上述情况，现有技术通过钻杆顶部与动力头之间布置扭矩传感器，实时监测钻杆的输出扭矩，进而识别土层类型，但是难以考虑抱桩器与钻杆之间的摩擦导致的扭矩损耗，测试的输出扭矩与实际破坏土体所需的扭矩有一定的偏差，导致土层类型划分时出现错误。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于压力的搅拌桩土层识别方法，通过切割刀片迎土面与土体之间的压力换算成有效扭矩，结果更精准，可提高判断土层类型的准确性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于压力的搅拌桩土层识别方法，包括搅拌组件，搅拌组件包括多根钻杆、与多根钻杆连接用于驱动钻杆旋转的动力头，钻杆的底端设有搅拌头，搅拌头的底端设有切割刀片，还包括智能终端，切割刀片的迎土面上设有多个并列设置的压力传感器，智能终端与压力传感器连接；

方法包括以下步骤：

对施工区域进行勘察，确定施工区域内包含的多种土层类型，并获取每种土层类型的物理力学参数；

在施工过程中，每当搅拌头下降预设的识别距离时，根据预设识别规则对搅拌头下降的识别距离范围内的土层类型进行识别，以确定该识别距离范围内的土层类型；

其中，根据预设识别规则对搅拌头下降的识别距离范围内的土层类型进行识别的步骤包括：

从多种土层类型中依次选取一个目标土层类型，基于目标土层类型的物理力学参数，根据第一预设公式和第二预设公式计算搅拌头通过目标土层类型的计算扭矩，得到搅拌头通过各土层类型的计算扭矩；

获取多个压力传感器采集的压力值，根据第三预设公式计算出搅拌头的实测扭矩；

将搅拌头的实测扭矩与搅拌头通过各土层类型的计算扭矩进行对比，将与实测扭矩最接近的计算扭矩对应的土层类型作为识别距离范围内的土层类型。

进一步地，物理力学参数至少包括重度、粘聚力、摩擦角和土层施工扰动后的强度弱化系数；

第一预设公式为：

第二预设公式为：

式中，M_贯为计算扭矩，c_u为土体抗剪强度，d为钻杆直径，S_t为土层施工扰动后的强度弱化系数，B为切割刀片宽度，θ为切割刀片倾角，n为搅拌头转速，V_贯为下贯速度，l为切割刀片长度，c为粘聚力，

为摩擦角，σ为搅拌头上方的上覆压力。

进一步地，根据预设识别规则对搅拌头下降的识别距离范围内的土层类型进行识别的步骤之前，方法还包括：

对多个压力传感器进行排序编号；

第三预设公式为：

式中，M_测为实测扭矩，n^*为压力传感器的数量，F_i为第i个压力传感器的压力值，S₀为压力传感器的受力面积，B_i为第i个压力传感器代表的切割刀片宽度，S_i为第i个压力传感器代表的切割刀片宽度B_i在竖直面上的投影面积，L_i为第i个压力传感器的力臂。

进一步地，第二预设公式的推导过程如下：

根据十字板剪切试验原理：

式中，M₁为克服圆柱面土体抗剪强度所需力矩，M₂为克服顶面和底面土体抗剪强度所需力矩，M为克服土体抗剪强度的总力矩，l为切割刀片的长度，B为切割刀片的宽度，d为钻杆直径，c_u为土体抗剪强度；

在施工过程中，切割刀片搅拌破坏土体的关系为：

h₁＝Bsinθ-h₂ (8)

式中，h₁为切割刀片搅拌扰动土厚度，h₂为切割刀片搅拌原状土厚度，B为切割刀片宽度，θ为切割刀片倾角，n为搅拌头转速；

将公式(7)和公式(8)代入公式(6)中，并考虑土层施工扰动后的强度弱化系数，简化得到：

进一步地，各压力传感器与切割刀片之间均设有保护组件，保护组件包括保护盒和保险块，保护盒具有相对设置的第一侧壁和第二侧壁，保护盒的第一侧壁设置在切割刀片上，保险块设置在保护盒内并与保护盒的第一侧壁连接，压力传感器穿设在保护盒的第二侧壁上，并与保险块连接，当压力传感器收到的阻力大于一定值时，压力传感器对保险块的压力大于保险块的最大承受力，保险块会破碎。

进一步地，保护组件还包括套环，套环位于保护盒内，且套设于检测探头上。

进一步地，钻杆上设有无线数据传输器，位于同一切割刀片上的多个压力传感器通过数据传输线与相应的无线数据传输器连接，无线数据传输器与智能终端无线连接。

进一步地，保险块为陶瓷块。

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)通过切割刀片迎土面与土体之间的压力换算成扭矩，避免现有技术中在钻杆与动力头之间设置扭矩传感器只能测试输出扭矩，不能考了实际破坏土体所需的扭矩的问题，测试的结果更精准，可提高判断土层类型的准确性；

(2)在施工过程中，由上之下逐层计算搅拌头破坏不同土层所需的计算扭矩，并根据由上之下逐层计算的搅拌头的实测扭矩而依次识别不同深度所对应的土层类型，提高判断土层类型的准确性；

(3)本发明为各搅拌桩针对性施工提供了土层类型划分的数据，针对每根搅拌桩调整工艺参数打下基础，可有效提高整根搅拌桩的均匀性并降低施工成本。

附图说明

图1为本发明基于压力的搅拌桩土层识别方法的步骤流程图；

图2为本发明基于压力的搅拌桩土层识别方法中步骤S2的步骤流程图；

图3为本发明基于压力的搅拌桩土层识别方法中搅拌组件的结构示意图；

图4为本发明基于压力的搅拌桩土层识别方法中钻杆和搅拌头的放大示意图；

图5为本发明基于压力的搅拌桩土层识别方法中保护组件的结构示意图；

图6为本发明基于压力的搅拌桩土层识别方法中保护组件的保险块破碎的结构示意图；

图7为本发明基于压力的搅拌桩土层识别方法中实测扭矩的换算示意图。

图中，1-钻杆，2-动力头，3-搅拌头，31-叶片，32-切割刀片，4-压力传感器，5-保护组件，51-保护盒，52-保险块，6-无线数据传输器，7-数据传输线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图3和图4，图3为本发明基于压力的搅拌桩土层识别方法中搅拌组件的结构示意图，图4为本发明基于压力的搅拌桩土层识别方法中钻杆和搅拌头的放大示意图。一种基于压力的搅拌桩土层识别方法，包括搅拌组件，搅拌组件包括多根钻杆1、与多根钻杆1连接用于驱动钻杆1旋转的动力头2，钻杆1的底端设有搅拌头3，搅拌头3侧壁上设有若干层叶片31，搅拌头3的底端设有切割刀片32，还包括智能终端，切割刀片32的迎土面上设有多个并列设置的压力传感器4，智能终端与压力传感器4连接；

请结合参阅图5和图6，图5为本发明基于压力的搅拌桩土层识别方法中保护组件的结构示意图，图6为本发明基于压力的搅拌桩土层识别方法中保护组件的保险块破碎的结构示意图。搅拌组件在工作时，通过动力头2驱动钻杆1旋转，钻杆1带动搅拌头3旋转，从而通过搅拌头3上的切割刀片32切割搅拌土体，切割刀片32在转动时，其朝向土体的一侧面为迎土面，在切割刀片32的迎土面上设置多个并列设置的压力传感器4，通过压力传感器4实时测量切割刀片32迎土面所受的压力值。优选地，多个压力传感器4沿水平方向设置。在一实施例中，各压力传感器4与切割刀片32之间均设有保护组件5，保护组件5包括保护盒51和保险块52，保护盒51具有相对设置的第一侧壁和第二侧壁，保护盒51的第一侧壁设置在切割刀片32上，保险块52设置在保护盒51内并与保护盒51的第一侧壁连接，压力传感器4穿设在保护盒51的第二侧壁上，并与保险块52连接，当压力传感器4收到的阻力大于一定值时，压力传感器4对保险块52的压力大于保险块52的最大承受力，保险块52会破碎。考虑到地下土层复杂，常存在卵石、石块、铁块等异物，导致钻头在下贯时，切割刀片32上的压力传感器4在遇到土体内的异物时，过大的端阻力可能超过压力传感器4的量程，导致压力传感器4损坏。因此在压力传感器4与切割刀片32的迎土面上增加保护组件5，保护组件5的保险块52的最大承受力可以根据压力传感器4的最大量程设置。在正常情况下，压力传感器4的端部伸出保护盒51，从而使得压力传感器4与土体接触，采集压力值，当遇到异物时，压力传感器4受到的阻力大于一定值时，如大于压力传感器4的最大量程，此时导致压力传感器4对保险块52的压力大于保险块52的最大承受力，保险块52会破碎，使得压力传感器4全部进入保护盒51内，通过保护盒51保护压力传感器4，避免压力传感器4受到的阻力进一步增大，从而避免损坏压力传感器4，降低施工成本。当压力传感器4遇到异物导致与其连接的保险块52破碎后，智能终端即不在通过该压力传感器4采集压力值。

在一实施例中，保护组件5还包括套环，套环位于保护盒51内，且套设于检测探头上。在保险块52破碎后，套环可以防止压力传感器4掉出保护盒51。在一实施例中，钻杆1上设有无线数据传输器6，位于同一切割刀片32上的多个压力传感器4通过数据传输线7与相应的无线数据传输器6连接，无线数据传输器6与智能终端无线连接。压力传感器4采集的压力值通过数据传输线7传输至无线数据传输器6，并通过无线数据传输器6发送至智能终端，通过无线数据传输器6与智能终端无线连接，避免在钻杆1、搅拌头3旋转时，数据传输线7缠绕在钻头或搅拌头3上，解决了钻杆1、搅拌头3在旋转状态下数据采集的难题。在一实施例中，保险块52为陶瓷块。陶瓷块具有一定的承受力，并且陶瓷块受到的力超过其最大承受力时，容易发生破碎，差偶偶那个人能够起到对压力传感器4的保护作用。在一实施例中，智能终端为笔记本电脑或平板电脑。

请结合参阅图1和图2，图1为本发明基于压力的搅拌桩土层识别方法的步骤流程图，图2为本发明基于压力的搅拌桩土层识别方法中步骤S2的步骤流程图。本发明基于压力的搅拌桩土层识别方法包括以下步骤：

S1、对施工区域进行勘察，确定施工区域内包含的多种土层类型，并获取每种土层类型的物理力学参数；

S2、在施工过程中，每当搅拌头3下降预设的识别距离时，根据预设识别规则对搅拌头3下降的识别距离范围内的土层类型进行识别，以确定该识别距离范围内的土层类型；

其中，根据预设识别规则对搅拌头3下降的识别距离范围内的土层类型进行识别的步骤包括：

S21、从多种土层类型中依次选取一个目标土层类型，基于目标土层类型的物理力学参数，根据第一预设公式和第二预设公式计算搅拌头3通过目标土层类型的计算扭矩，得到搅拌头3通过各土层类型的计算扭矩；

S22、获取多个压力传感器4采集的压力值，根据第三预设公式计算出搅拌头3的实测扭矩；

S23、将搅拌头3的实测扭矩与搅拌头3通过各土层类型的计算扭矩进行对比，将与实测扭矩最接近的计算扭矩对应的土层类型作为识别距离范围内的土层类型。

在上述步骤S1中，通过钻孔勘察法勘察施工区域内的土层分布情况，确定施工区域内有几种土层类型，以得到施工区域内包含的多种土层类型，然后对每种土层类型的物理力学参数进行测试，得到每种土层类型的物理力学参数。

在上述步骤S2中，识别距离的设定可以根据需要的识别精度来确定，一般来说岩土勘察中小于0.5米的土层不会单独划分土层类型，也就是说即使0.5米范围内有两种不同的土，在实际应用中也当做一种土层类型来处理，因此识别距离不应小于0.5米，在本实施例中，识别距离取1米。在搅拌头3在进入土层后，每下降1米，则根据预设识别规则对搅拌头3下降的1米范围内的土层类型进行识别，从而确定该下降的1米范围内的土层类型。以此可由上之下逐步确定下降深度1米范围内的土层类型、下降深度1米至2米范围内的土层类型、下降深度2米至3米范围内的土层类型，一直确定至搅拌头3下降至设计施工深度时，最深的1米范围内的土层类型，从而根据上述识别方式即能得到不同深度所对应的土层类型。

在上述步骤S21中，土层类型的物理力学参数至少包括重度、粘聚力、摩擦角和土层施工扰动后的强度弱化系数；从勘察得到的多种土层类型中依次选取一个目标土层类型，根据第一预设公式计算得到搅拌头3在下降到所在位置时，在目标土层的抗剪强度，然后通过第二预设公式计算搅拌头3在下降到所在位置时，通过目标土层类型所需的计算扭矩，从而得到搅拌头3在下降到所在位置时，通过各土层类型所需的计算扭矩。以此由上之下逐步确定搅拌头3下降深度1米时，通过各土层类型所需的计算扭矩，下降深度1米至2米时，通过各土层类型所需的计算扭矩，下降深度2米至3米时，通过各土层类型所需的计算扭矩，一直确定至搅拌头3下降至最深的1米时，通过各土层类型所需的计算扭矩。

具体地，第一预设公式为：

第二预设公式为：

式中，M_贯为计算扭矩，c_u为土体抗剪强度，d为钻杆1直径，S_t为土层施工扰动后的强度弱化系数，B为切割刀片32宽度，θ为切割刀片32倾角，n为搅拌头3转速，V_贯为下贯速度，l为切割刀片32长度，c为粘聚力，

为摩擦角，σ为搅拌头3上方的上覆压力。

上覆压力σ与位于切割刀片32上方的所有土层的厚度和类型确定，若施工区域在水面以下，则上覆压力σ应加上水的压力，具体地，以施工区域在水面以下为例，上覆压力σ由以下公式计算得到：

式中，γ_水为水的重度，h_水为水的深度，n^′为切割刀片32上方的上覆土层层数，γ_土i为第i层上覆土层的重度，h_土i为第i层上覆土层的厚度，其中，i＝1、2、……、n^′。进一步地，第二预设公式的推导过程如下：

根据十字板剪切试验原理，扭矩可以分成两部分，一部分用于克服侧面形成圆柱面的土体抗剪强度，另一部分用于克服顶面和底面形成环形的土体抗剪强度，因此得到：

式中，M₁为克服圆柱面土体抗剪强度所需力矩，M₂为克服顶面和底面土体抗剪强度所需力矩，M为克服土体抗剪强度的总力矩，l为切割刀片32的长度，B为切割刀片32的宽度，d为钻杆1直径，c_u为土体抗剪强度；

请结合参阅图7，图7为本发明基于压力的搅拌桩土层识别方法中实测扭矩的换算示意图。在施工过程中，切割刀片32破坏的土体中，切割刀片32底部破坏的土体为原状土，切割刀片32上部进入土体时搅拌时，土体为经过切割刀片32底部搅拌的扰动土，因此切割刀片32搅拌破坏土体的关系为：

h₁＝Bsinθ-h₂ (8)

式中，h₁为切割刀片32搅拌扰动土厚度，h₂为切割刀片32搅拌原状土厚度，B切割刀片32宽度，θ为切割刀片32倾角，n为搅拌头3转速；

将h₁和h₂代入公式(6)中，并考虑土层施工扰动后的强度弱化系数，得到：

将公式(7)和公式(8)代入公式(11)，简化得到：

在上述步骤S22中，获取切割刀片32上多个压力传感器4的压力值，通过第三预设公式将压力值换算成扭矩，从而得到搅拌头3在下降到所在位置时，通过实际土层所需的实测扭矩。以此由上之下逐步确定搅拌头3下降深度1米时，通过实际土层所需的计算扭矩，下降深度1米至2米时，通过实际土层所需的计算扭矩，下降深度2米至3米时，通过实际土层所需的计算扭矩，一直确定至搅拌头3下降至最深的1米时，通过实际土层所需的计算扭矩。

进一步地，根据预设识别规则对搅拌头3下降的识别距离范围内的土层类型进行识别的步骤之前，方法还包括：

S2a、对多个压力传感器4进行排序编号；

在上述步骤S2a中，对于各切割刀片32上的多个压力传感器4，可以按照由左到右的顺序来排序，多个压力传感器4的编号分别为1、2、3、……、n，n为切割刀片32上压力传感器4的总数。

在步骤S22中，第三预设公式为：

式中，M_测为实测扭矩，n^*为压力传感器4的数量，F_i为第i个压力传感器4的压力值，S₀为压力传感器4的受力面积，B_i为第i个压力传感器4代表的切割刀片宽度，S_i为第i个压力传感器4代表的切割刀片宽度B_i投影到垂直面的投影面积，具体地，如切割刀片32的长度为20cm，压力传感器4在切割刀片32上设置10个，且10个压力传感器4沿切割刀片32长度方向均匀设置，则可以认为10个压力传感器4将切割刀片分成10份，每份切割刀片的宽度为2cm，那么每个压力传感器4代表一份切割刀片，也即每个压力传感器代表的切割刀片的宽度为2cm。而S_i即第i个压力传感器4代表的那份切割刀片宽度在竖直面上的投影面积，该竖直面为位于切割刀片朝向压力传感器4一侧的竖直面，投影到垂直面的面积，第i个传感传感器4的测值代表了其所在的那份切割刀片收到的压力，如图7所示。L_i为第i个压力传感器4的力臂，即第i个压力传感器4到搅拌头3中轴线的距离。

进一步地，第三预设公式的推导过程如下：

如图7所示，由于施工下贯过程中转速和下贯速度的限制，搅拌头3旋转一圈所贯入土体的深度通常很小，一般不会超过切割刀片32底部锯齿的高度，因此，切割刀片32上的压力传感器4测试的是扰动土的压力，根据扭矩与压力和力臂的关系得到：

将公式(7)代入公式(12)，简化得到

在上述步骤S23中，由搅拌头3通过各土层类型的计算扭矩得到各土层类型对应的计算扭矩，分别计算搅拌头3通过多种土层类型的计算扭矩与搅拌头3的实测扭矩的差值，得到多个差值，然后对比多个差值，从多个差值中得到最小的差值，从而得到计算该差值的目标计算扭矩，目标计算扭矩即为最接近实测扭矩的计算扭矩，也即搅拌头3通过实际土层的实测扭矩与搅拌头3通过目标计算扭矩对应的土层类型的计算扭矩相差不大，搅拌头3所在的实际土层的土层类型可以看作是目标计算扭矩对应的土层类型，因此将与实测扭矩最接近的计算扭矩对应的土层类型作为识别距离范围内的土层类型。以此可由上之下逐步确定下降深度1米范围内的土层类型、下降深度1米至2米范围内的土层类型、下降深度2米至3米范围内的土层类型，一直确定至搅拌头3下降至设计施工深度时，最深的1米范围内的土层类型，从而根据上述识别方式即能得到不同深度所对应的土层类型。

相比于现有技术，本发明的有益效果为：(1)通过切割刀片32迎土面与土体之间的压力换算成扭矩，避免现有技术中在钻杆1与动力头2之间设置扭矩传感器只能测试输出扭矩，不能考了实际破坏土体所需的扭矩的问题，测试的结果更精准，可提高判断土层类型的准确性；

(2)在施工过程中，由上之下逐层计算搅拌头3破坏不同土层所需的计算扭矩，并根据由上之下逐层计算的搅拌头3的实测扭矩而依次识别不同深度所对应的土层类型，提高判断土层类型的准确性；

(3)本发明为各搅拌桩针对性施工提供了土层类型划分的数据，针对每根搅拌桩调整工艺参数打下基础，可有效提高整根搅拌桩的均匀性并降低施工成本。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种基于压力的搅拌桩土层识别方法，包括搅拌组件，所述搅拌组件包括多根钻杆、与多根钻杆连接用于驱动钻杆旋转的动力头，所述钻杆的底端设有搅拌头，所述搅拌头的底端设有切割刀片，其特征在于，还包括智能终端，所述切割刀片的迎土面上设有多个并列设置的压力传感器，所述智能终端与压力传感器连接；

所述方法包括以下步骤：

对施工区域进行勘察，确定施工区域内包含的多种土层类型，并获取每种土层类型的物理力学参数；

在施工过程中，每当搅拌头下降预设的识别距离时，根据预设识别规则对搅拌头下降的识别距离范围内的土层类型进行识别，以确定该识别距离范围内的土层类型；

其中，所述根据预设识别规则对搅拌头下降的识别距离范围内的土层类型进行识别的步骤包括：

从多种土层类型中依次选取一个目标土层类型，基于目标土层类型的物理力学参数，根据第一预设公式和第二预设公式计算搅拌头通过目标土层类型的计算扭矩，得到搅拌头通过各土层类型的计算扭矩；

获取多个压力传感器采集的压力值，根据第三预设公式计算出搅拌头的实测扭矩；

将搅拌头的实测扭矩与搅拌头通过各土层类型的计算扭矩进行对比，将与实测扭矩最接近的计算扭矩对应的土层类型作为识别距离范围内的土层类型。

2.根据权利要求1所述的基于压力的搅拌桩土层识别方法，其特征在于，所述物理力学参数至少包括重度、粘聚力、摩擦角和土层施工扰动后的强度弱化系数；

所述第一预设公式为：

所述第二预设公式为：

式中，M_贯为计算扭矩，c_u为土体抗剪强度，d为钻杆直径，S_t为土层施工扰动后的强度弱化系数，B为切割刀片宽度，θ为切割刀片倾角，n为搅拌头转速，V_贯为下贯速度，l为切割刀片长度，c为粘聚力，

为摩擦角，σ为搅拌头上方的上覆压力。

3.根据权利要求1所述的基于压力的搅拌桩土层识别方法，其特征在于，所述根据预设识别规则对搅拌头下降的识别距离范围内的土层类型进行识别的步骤之前，所述方法还包括：

对多个压力传感器进行排序编号；

所述第三预设公式为：

式中，M_测为实测扭矩，n^*为压力传感器的数量，F_i为第i个压力传感器的压力值，S₀为压力传感器的受力面积，B_i为第i个压力传感器代表的切割刀片宽度，S_i为第i个压力传感器代表的切割刀片宽度B_i在竖直面上的投影面积，L_i为第i个压力传感器的力臂。

4.根据权利要求2所述的基于压力的搅拌桩土层识别方法，其特征在于，所述第二预设公式的推导过程如下：

根据十字板剪切试验原理：

式中，M₁为克服圆柱面土体抗剪强度所需力矩，M₂为克服顶面和底面土体抗剪强度所需力矩，M为克服土体抗剪强度的总力矩，l为切割刀片的长度，B为切割刀片的宽度，d为钻杆直径，c_u为土体抗剪强度；

在施工过程中，切割刀片搅拌破坏土体的关系为：

h₁＝Bsinθ-h₂ (8)

式中，h₁为切割刀片搅拌扰动土厚度，h₂为切割刀片搅拌原状土厚度，B切割刀片宽度，θ为切割刀片倾角，n为搅拌头转速；

将公式(7)和公式(8)代入公式(6)中，并考虑土层施工扰动后的强度弱化系数，简化得到：

5.根据权利要求1所述的基于压力的搅拌桩土层识别方法，其特征在于，各所述压力传感器与切割刀片之间均设有保护组件，所述保护组件包括保护盒和保险块，所述保护盒具有相对设置的第一侧壁和第二侧壁，所述保护盒的第一侧壁设置在切割刀片上，所述保险块设置在保护盒内并与保护盒的第一侧壁连接，所述压力传感器穿设在保护盒的第二侧壁上，并与所述保险块连接，当所述压力传感器收到的阻力大于一定值时，所述压力传感器对保险块的压力大于保险块的最大承受力，所述保险块会破碎。

6.根据权利要求5所述的基于压力的搅拌桩土层识别方法，其特征在于，所述保护组件还包括套环，所述套环位于保护盒内，且套设于所述检测探头上。

7.根据权利要求5所述的基于压力的搅拌桩土层识别方法，其特征在于，所述钻杆上设有无线数据传输器，位于同一所述切割刀片上的多个所述压力传感器通过数据传输线与相应的无线数据传输器连接，所述无线数据传输器与智能终端无线连接。

8.根据权利要求5所述的基于压力的搅拌桩土层识别方法，其特征在于，所述保险块为陶瓷块。

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