CN115096424A - 一种通用的岩土试样声波波速测试控制平台 - Google Patents

一种通用的岩土试样声波波速测试控制平台 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种通用的岩土试样声波波速测试控制平台。本技术方案中，在声速测量时，将待测试样放置在靠近光轴立式支座第二端的位置，操纵光轴立式支座相对于底板直线滑动，直至位于该第二端的声波探头接触待测试样表面。连接光轴立式支座的力传感器随着光轴立式支座直线滑动的过程中能够采集压力值，并通过该压力值反映光轴立式支座相对于力传感器端固定支座支架的距离，从而最终衡量声波探头在待测试样表面的接触紧密程度，最终使光轴立式支座的位置调节至声波探头满足测量条件。由于依赖于光轴立式支座的直线移动，因而可以实现不同尺寸的岩土体试样不同方向的测量。

Description

一种通用的岩土试样声波波速测试控制平台
技术领域
本申请涉及工程地质物探测量的技术领域，尤其涉及一种通用的岩土试样声波波速测试控制平台。
背景技术
岩土体试样的声波(纵波和横波)波速是其重要的物理参数，能够在一定程度上反映岩土体试样的完整性、刚度和强度，便捷稳定地测量岩土体试样的声波波速具有重要意义。
相关技术中，波速测试控制平台具有以下缺点：第一、试样的尺寸固定。通常只能进行标准圆柱形试样的波速测量，将试样放置在固定直径的半圆形套筒内，且两个套筒的间距固定。不能对非标的岩土体试样进行测量。第二、不能同时测量横波和纵波。一般不能在一个测试装置上进行横波和纵波的测量，因为在测量横波时需要将探头进行旋转以测试试样各个方向的横波波速。通常会将横波和纵波的测量分别在两个测试架上进行。第三、不能兼容不同的声波探头。一般测试平台将探头和测试平台固定在一起，仅能够兼容一种探头，而不同的声波测试仪配套的探头尺寸通常不一样，因此不同厂家生产的波速测试架通常不能彼此兼容。由于上述三个不足，寻求一种兼容性更好的通用声波波速测试控制平台就显得很有必要。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种通用的岩土试样声波波速测试控制平台，能够能够便捷、稳定地测量不同尺寸的岩土体试样不同方向的测量。
本申请提供一种通用的岩土试样声波波速的测试控制平台，包括：
一底板，所述底板上被配置有光轴立式支座、力传感器端固定支座；
所述力传感器端固定支座，用以使力传感器的第一端被相对于所述底座被固定；
所述光轴立式支座，其第一端用以安装所述力传感器的第二端，其第二端用以安装声波探头；
其中，所述光轴立式支座被配置成可相对于底板直线滑动，以使所述声波探头能够通过该直线滑动的方式接触在待测试样表面，所述声波探头用以采集压力值而衡量所述声波探头在待测试样表面的接触紧密程度。
可选地，所述光轴立式支座上固设有连接筒，所述连接筒包括具有安装槽的筒体和用以经所述安装槽穿设至所述筒体内腔的锁紧件，所述连接筒用以容纳所述声波探头。
可选地，所述光轴立式支座上安装有相装配的固定转轮、转动转轮，所述转动转轮被配置成相对于所述固定转轮可自转，所述转动转轮固接所述声波探头。
可选地，还包括所述定位销，所述固定转轮、转动转轮各开设有周向排布的多个定位孔，所述定位销能够插入所有的定位孔内。
可选地，所述固定转轮、转动转轮通过转盘相装配。
可选地，还包括用以为所述光轴立式支座的直线滑动提供驱动力的丝杆升降机。
可选地，所述丝杆升降机的动力输出端设有螺栓件，所述光轴立式支座的第二端设有连接法兰，所述所述螺栓件与连接法兰形成安装配合。
可选地，所述光轴立式支座有二个，二光轴立式支座的声波探头之间围成用以使待测试样以被夹持方式容纳的一夹持空间。
以上提供的一种通用的岩土试样声波波速测试控制平台，在声速测量时，将待测试样放置在靠近光轴立式支座第二端的位置，操纵光轴立式支座相对于底板直线滑动，直至位于该第二端的声波探头接触待测试样表面。连接光轴立式支座的力传感器随着光轴立式支座直线滑动的过程中能够采集压力值，并通过该压力值反映光轴立式支座相对于力传感器端固定支座支架的距离，从而最终衡量声波探头在待测试样表面的接触紧密程度，最终使光轴立式支座的位置调节至声波探头满足测量条件。由于依赖于光轴立式支座的直线移动，因而可以实现不同尺寸的岩土体试样不同方向的测量。
此外，通过固定转轮和转动转轮相互转动，可以调节二个声波探头(在声波探头为横波探头的应用场景中)的朝向所成的倾斜角度，从而使二个声波探头所发射的声波的发射方向所成角度被调节，最终测定不同角度的波速。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本申请实施例提供的力传感器端固定支座结构图。
图2为本申请实施例提供的转动装置结构图。
图3为本申请实施例提供的力传感器端滑动支座结构图。
图4为本申请实施例提供的丝杆升降机端滑动支座结构图。
图5为本申请实施例提供的丝杆升降机端固定支座结构图。
图6为本申请实施例提供的岩土试样声波波速测试控制平台的整体结构立体结构图。
图7为本申请实施例提供的岩土试样声波波速测试控制平台的整体结构的俯视图。
其中，图中元件标识如下：
1-底板；2-力传感器端固定支座；3-力传感器；3a-力传感器的第一端；3b-力传感器的第二端；4-固定转轮；5-转动转轮；4a,5a-定位孔；6-定位销；7-转盘；8-连接筒；9-声波探头；10-光轴立式支座；10a-光轴立式支座的第一端；10b-光轴立式支座的第二端；11-支座底板；12-连接法兰；13-丝杆升降机；14-升降机端固定支座；16-滑槽；17-万向轮；18-滚珠轴承；19-待测试样。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
本申请实施例提供通用的岩土试样声波波速的测试控制平台，包括底板1、力传感器端固定支座2、力传感器3、固定转轮4、转动转轮5、定位销6、转盘7、横波连接筒8、横波探头9、光轴立式支座10、立式支座底板11、连接法兰12、丝杆升降机13、升降机端固定支座14。
上述力传感器端固定支座2、力传感器3、固定转轮4、转动转轮5、定位销6、转盘7、横波连接筒8、横波探头9、光轴立式支座10、立式支座底板11、连接法兰12、丝杆升降机13、升降机端固定支座14设置在底板上。
待测试样19可以直接放置在底板1上，或者通过支撑件放置在底板1上，当然也可如图6所示的悬空放置。
底板1可安装万向轮17，方便移动。在底板1顶部留有滑槽16，以便光轴立式支座10的直线滑动，具体地，光轴立式支座10和带有滚珠轴承18的支座底板11，滚珠轴承18可以允许支座底板11在滑槽16内滑动。
同时在底板1上可以开始有若干螺纹孔，用于连接力传感器端固定支座2。
光轴立式支座的第一端10a用以安装力传感器3的第二端，光轴立式支座的第二端10b用以安装声波探头9。由于待测试样19在测试时是被声波探头9所充分贴合以测试的，并且光轴立式支座10相对于底板1可直线滑动，因而对于不同尺寸的待测试样19，可以调节光轴立式支座10使声波探头9与待测试样19之间的距离，从而满足了不同尺寸大小的待测试样19的测试所需。
上述力传感器端固定支座2，用以使力传感器的第一端3a被相对于上述底座被固定，即力传感器端固定支座2是固定在底板1上并且与力传感器的第一端3a连接的。力传感器的第二端3b安装在光轴立式支座10上。由于光轴立式支座10、力传感器端固定支座2之间的距离可以被调节，而该距离的调节直接带来力传感器的第一端3a或力传感器的第二端3b随着光轴立式支座10、力传感器端固定支座2之间的距离变化被拉伸，在实际中可能是微小且不容易察觉的微小形变，该微小形变会直接被压力值的变化而被力传感器3所采集到。
应当理解的是，在实际测试时，待测试样19是相对于底板1固定的，并且力传感器的第一端3a也是相对于底板1固定的，光轴立式支座10相对于底座直线滑动，不仅带来如前一段所记载的力传感器3所采集压力值的变化，也会带来固定在光轴立式支座的第二端10b的声波探头9与待测试样19之间距离的变化。声波探头9与待测试样19之间距离的变化，与光轴立式支座的第一端10a与力传感器端固定支座2之间的距离的变化是同步的，进而声波探头9与待测试样19之间距离的变化可以通过被力传感器3所采集的压力值所呈现或衡量。声波探头9与待测试样19之间距离的变化即声波探头9与待测试样19接触的紧密度，最终能够力传感器3所采集的压力所衡量。
作为一种较为实际需要的示范方式，力传感器3带有数字显示屏，可以实时显示波速测量时的应力值。
作为一种可示范地实现方式，光轴立式支座10有二个，二光轴立式支座10的声波探头9之间围成用以使待测试样19以被夹持方式容纳的一夹持空间。
以此，多个光轴立式支座10，不仅提高了光轴立式支座10的调节灵活性，更重要的是避免了在调节光轴立式支座10的测试位置时，导致声波探头9对待测试样19的带动。当然，也能避免另行设置夹持组件带来的结构复杂性。
在一些实施例中，上述光轴立式支座10上还被配置有转动组件。转动组件包括相装配的固定转轮4、转动转轮5，转动转轮5被配置成相对于所述固定转轮4可自转，转动转轮5固接所述声波探头9。
以此，在光轴立式支座10有二个的实现方式中，通过固定转轮4和转动转轮5相互转动，可以调节二个声波探头(在声波探头为横波探头的应用场景中)的朝向所成的倾斜角度，从而使二个声波探头所发射的声波的发射方向所成角度被调节，最终测定不同角度的波速。
作为一种示范地，还可通过转盘7将固定转轮4和转动转轮5连接，固定转轮4和转动转轮5的周向上排布有诸如15×24等间隔角度分布的多个定位孔4a,5a，可以用定位销6锁定固定转轮4和转动转轮5的相对角度，以满足横波测量时对角度的要求。
以此，通过多个定位孔4a,5a、定位销6的相互插接配合，便于固定转轮4和转动转轮5之间转角的阶梯调节，即每次操作转动可以调节固定转轮4、转动转轮5相互转动固定角度。
在一个典型的实施方案中，光轴立式支座10上固设有连接筒8，所述连接筒8包括具有安装槽的筒体和用以经所述安装槽穿设至所述筒体内腔的锁紧件，所述连接筒8用以容纳所述声波探头9。
以此，在安装声波探头9时，声波探头9插入连接筒8的筒体内，并通过锁紧件插入安装槽并直至使锁紧件的端部抵紧在声波探头9上，从而达到对声波探头9的锁定。因而，对于外径不明显超过筒体的内径的不同形状或不同尺寸的声波探头9，均可较好地适配。
为了较好地适配外径明显超过筒体的内径的声波探头9，连接筒8的筒体可被构造成至少部分弹性材质，以实现筒体可被一定程度地扩胀，从而保证声波探头9能够放入。
在一个典型的实施方案中，还包括用以为所述光轴立式支座的直线滑动提供驱动力的丝杆升降机13。
丝杆升降机13的实现形式可以为领域公知的形式。
丝杆升降机13的丝杆上可刻有防滑槽(图中未示出)，使丝杆只发生平移，而不相对于其轴发生转动，保证其驱动方向的直线性。
容易想到的是，上述丝杆升降机端滑动支座14用以支撑固定丝杆升降机13。
在一些可示范地实施例中，上述丝杆升降机13端固定支座与丝杆升降机13相连，丝杆升降机13可通过手柄或电机推动，时滑动支座在滑槽16内滑动，用于提供波速测量时所需的稳定压力。
现在针对一个常见的应用场景中，来阐述本申请矫正的操作过程。应当注意的是，此常见的实施方案不可作为理解本申请所声称所要解决技术问题的必要性特征认定的依据，其仅仅是示范而已。
再次，参考图6和图7，本实施例的声波测试的控制平台进行岩土试样波速测试的步骤如下：
S1、根据测量需要，将声波探头9(在实际时可根据需要布设横波探头或者纵波探头)放置在相应的连接筒8内，然后将连接筒8连接在转轮上，如果是横波测量可以转动转轮5调整两个探头的偏振方向；
S2、在试样测试部位涂抹凡士林作为耦合剂，将待测试样19对准声波探头9中心，摇动丝杆升降机13的把手，并同时注意力传感器的读数，使测量压力为0.5MPa；
S3、启动波速仪(本文图中未示出，需另行架设)进行波速测量，并记录相应的波速值。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种通用的岩土试样声波波速测试控制平台，其特征在于，包括：
一底板，所述底板上被配置有光轴立式支座、力传感器端固定支座；
所述力传感器端固定支座，用以使力传感器的第一端被相对于所述底座被固定；
所述光轴立式支座，其第一端用以安装所述力传感器的第二端，其第二端用以安装声波探头；
其中，所述光轴立式支座被配置成可相对于底板直线滑动，以使所述声波探头能够通过该直线滑动的方式接触在待测试样表面，所述声波探头用以采集压力值而衡量所述声波探头在待测试样表面的接触紧密程度。
2.根据权利要求1所述岩土试样声波波速测试控制平台，其特征在于，所述光轴立式支座上固设有连接筒，所述连接筒包括具有安装槽的筒体和用以经所述安装槽穿设至所述筒体内腔的锁紧件，所述连接筒用以容纳所述声波探头。
3.根据权利要求1所述岩土试样声波波速测试控制平台，其特征在于，所述光轴立式支座上安装有相装配的固定转轮、转动转轮，所述转动转轮被配置成相对于所述固定转轮可自转，所述转动转轮固接所述声波探头。
4.根据权利要求3所述岩土试样声波波速测试控制平台，其特征在于，还包括所述定位销，所述固定转轮、转动转轮各开设有周向排布的多个定位孔，所述定位销能够插入所有的定位孔内。
5.根据权利要求3所述岩土试样声波波速测试控制平台，其特征在于，所述固定转轮、转动转轮通过转盘相装配。
6.根据权利要求1所述岩土试样声波波速测试控制平台，其特征在于，还包括用以为所述光轴立式支座的直线滑动提供驱动力的丝杆升降机。
7.根据权利要求6所述岩土试样声波波速测试控制平台，其特征在于，所述丝杆升降机的动力输出端设有螺栓件，所述光轴立式支座的第二端设有连接法兰，所述所述螺栓件与连接法兰形成安装配合。
8.根据权利要求1所述岩土试样声波波速测试控制平台，其特征在于，所述光轴立式支座有二个，二光轴立式支座的声波探头之间围成用以使待测试样以被夹持方式容纳的一夹持空间。
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