CN115949344A - 一种圆锥动力触探智能测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆锥动力触探智能测试装置，包括钻机，用于下探钻孔的圆锥触探装置，记录撞击数据的动弹自动记录仪以及撞击圆锥触探装置的穿心锤，所述圆锥触探装置包括锤座、探杆以及圆锥形探头；所述动弹自动记录仪包括声发射系统、激光位移传感器、数据处理器、电池以及显示器，通过动弹自动记录仪自动记录锤击声音以及钻杆的位移数据，导入计算机处理软件实现自动分析统计圆锥动力触探数据；通过圆锥动力触探智能测试装置及其测试方法，实现自动记录、自动分析与输出数据，实现岩土勘察数字化、智能化、信息化，提高勘察产品的效率、质量，降低技术风险。

Description

一种圆锥动力触探智能测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及岩土勘察钻孔成孔技术领域，具体涉及一种圆锥动力触探智能测试装置及测试方法。

背景技术

圆锥动力触探在岩土勘察中得到了广泛的应用，利用一定的锤击能量，将一定规格的探头打入土中，根据每打入土中一定深度的锤击数来判定土的性质，并对土进行的力学分层的一种原位测试方法，按照圆锥动力触探类型分为轻型、重型、超重型动力触探。该测试方法比较直接判断地层力学特征，划分地层，能够提供碎石土、卵石以及人工填土等承载力、变形参数、密实程度等参数。其操作简单、适应广、效率高、成本低等优点。

然而圆锥动力触探设备自上世纪50年代由南京水利科学研究院引入，随后国内得到普及，并且很多单位做了很有价值实验研究，并且70年代制定了规范沿用至今。其圆锥动力触探设备一直没有更新换代，主要人工操作的简单机械式，尤其现场动弹击数需要专门的记录员旁站进行，工作环境恶劣，具有一定安全风险，人工击数容易产生错误，钻杆标尺不精确，甚至会出现弄虚作假的可能，没法现场复核，这样可能出现一手资料数据不准确，严重影响了勘察报告质量，并且现场纸质版资料数据量庞大，要投入大量工作进行数据录入分析，不能实现了工程勘察项目数字化采集、数字化管理和数字化监督，影响了勘察产品的效率、质量。

发明内容

基于此，本发明提供了一种圆锥动力触探智能测试装置及测试方法，自动记录、自动分析与输出，实现岩土勘察数字化、智能化、信息化，提高勘察产品的效率、质量，降低技术风险。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种圆锥动力触探智能测试装置，包括钻机，用于下探钻孔的圆锥触探装置，记录撞击数据的动弹自动记录仪以及撞击圆锥触探装置的穿心锤，所述圆锥触探装置包括锤座、探杆以及圆锥形探头；所述动弹自动记录仪包括声发射系统、激光位移传感器、数据处理器、电池以及显示器，通过动弹自动记录仪自动记录锤击声音以及钻杆的位移数据，导入计算机处理软件实现自动分析统计圆锥动力触探数据。

具体的，所述穿心锤撞击圆锥触探装置的锤座，使圆锥触探装置向下作用钻孔，撞击锤座时会发出特定频率的声音，所述声发射系统用于接受记录声音信号，建立波形数据库。

具体的，所述激光位移传感器用于记录钻杆深度、贯入的深度，每一次撞击进入的深度数据。

具体的，所述钻机通过定滑轮将穿心锤提起。

具体的，所述穿心锤一端设有提引器与导向杆，所述提引器将穿心锤固定至一定高度，并通过导向杆将穿心锤固定在垂直底面的方向，避免出现切斜。

一种圆锥动力触探智能测试装置的测试方法包括以下测试步骤：

S1、圆锥动力触探实施前将触探架安装平稳，使圆锥触探装置保持垂直底面；

S2、通过钻机将穿心锤从高度76cm自由落下，撞击锤座，从而使得钻杆不断进入土体；

S3、通过声发射传感器接受撞击声波，建立穿心锤撞击锤座的信号的波形数据库；

S4、通过激光位移传感器可以记录钻杆深度、贯入的深度，每一次撞击进入的深度等，从而建立了圆锥动力触探施工中钻杆贯入情况；

S5、动弹自动记录仪相关数据导入计算机处理软件中，自动导出了圆锥动力触探原始记录表，包括日期、时间、钻杆长度、孔深、每10cm的击数以及动力触探总进尺等。另外通过公式对圆锥动力触探击数进行杆长修正：

N′_63.5＝αN_63.5

N_63.5＝3N₁₂₀-0.5

其中α为杆长修正系数；

S6、计算机对圆锥动力触探击数进行杆长修正后，通过软件进一步处理，对其地基土承载力进行估算，通过经验公式进行编制程序，

f _k＝80N₁₂₀            (3≤N₁₂₀≤10)

f_k＝32.3N_63.5+89       (2≤N_63.5≤16)；

导入到圆锥动力触探测试智能分析软件，得到岩土体承载力，从而勘察、设计提供智能的、比较客观直接的岩土参数。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

(1)本发明提供的一种圆锥动力触探智能测试装置及其测试方法，避免现有圆锥动力触探人为因素影响大，存在数据不够准确，勘察信息化程度不高等问题，自动记录、自动分析与输出，实现岩土勘察数字化、智能化、信息化，提高勘察产品的效率、质量，降低技术风险。

(2)本发明提供的一种圆锥动力触探智能测试装置，通过通过声发射传感器、激光位移传感器分别记录了锤击声音以及钻杆的位移，声发射系统记录1次锤击声音表示1次锤击数，利用数据处理器得到钻杆每10cm的锤击数，并且实施显示，方面现场技术员进行判断。

(3)本发明提供的一种全断面钻孔质量自动化检测设备的检测方法，通过建立穿心锤撞击锤座的信号的波形数据库，通过激光位移传感器，记录钻杆深度等数据，建立了圆锥动力触探施工中钻杆贯入情况，再通过计算机软件分析处理，得到岩土体承载力，从而勘察、设计提供智能的、比较客观直接的岩土参数。

附图说明

图1是本发明实施例检测设备的示意图；

图2是本发明实施例圆锥触探装置的结构示意图；

图3是本发明实施例动弹自动记录仪的工作流程图；

图4是本发明实施例动弹自动记录仪的结构示意图

图中，1、钻机；2、定滑轮；3、提引器；4、导向杆；5、穿心锤；6、圆锥触探装置；610、锤座；620、探杆；630、探头；7、动弹自动记录仪。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，实施例是用于说明本发明，而不是用于限制本发明的范围。本领域技术人员可以确定本发明的基本特征，并且在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种修改和改变，以使其使用各种用途和条件。

本发明提供了一种圆锥动力触探智能测试装置，包括钻机1，用于下探钻孔的圆锥触探装置6，记录撞击数据的动弹自动记录仪7以及撞击圆锥触探装置6的穿心锤5，所述圆锥触探装置6包括锤座610、探杆620以及圆锥形探头630；所述动弹自动记录仪7包括声发射系统、激光位移传感器、数据处理器、电池以及显示器，通过动弹自动记录仪7自动记录锤击声音以及钻杆的位移数据，导入计算机处理软件实现自动分析统计圆锥动力触探数据；所述穿心锤5撞击圆锥触探装置6的锤座610，使圆锥触探装置6向下作用钻孔，撞击锤座610时会发出特定频率的声音，所述声发射系统用于接受记录声音信号，建立波形数据库；所述激光位移传感器用于记录钻杆深度、贯入的深度，每一次撞击进入的深度数据；所述钻机1通过定滑轮2将穿心锤5提起；所述穿心锤5一端设有提引器3与导向杆4，所述提引器3将穿心锤5固定至一定高度，并通过导向杆4将穿心锤5固定在垂直底面的方向，避免出现切斜。

一种圆锥动力触探智能测试装置的测试方法包括以下测试步骤：

S1、圆锥动力触探实施前将触探架安装平稳，使圆锥触探装置6保持垂直底面；

S2、通过钻机1将穿心锤5从高度76cm自由落下，撞击锤座610，从而使得钻杆不断进入土体；

S3、通过声发射传感器接受撞击声波，建立穿心锤5撞击锤座610的信号的波形数据库；

S4、通过激光位移传感器可以记录钻杆深度、贯入的深度，每一次撞击进入的深度等，从而建立了圆锥动力触探施工中钻杆贯入情况；

S5、动弹自动记录仪7相关数据导入计算机处理软件中，自动导出了圆锥动力触探原始记录表，包括日期、时间、钻杆长度、孔深、每10cm的击数以及动力触探总进尺等。另外通过公式对圆锥动力触探击数进行杆长修正：

N′_63.5＝αN_63.5

N_63.5＝3N₁₂₀-0.5

其中α为杆长修正系数；

S6、计算机对圆锥动力触探击数进行杆长修正后，通过软件进一步处理，对其地基土承载力进行估算，通过经验公式进行编制程序，

f _k＝80N₁₂₀             (3≤N₁₂₀≤10)

f_k＝32.3N_63.5+89        (2≤N_63.5≤16)；

导入到圆锥动力触探测试智能分析软件，得到岩土体承载力，从而勘察、设计提供智能的、比较客观直接的岩土参数。

实施例

如图1-3所示，一种圆锥动力触探智能测试装置，包括钻机1，用于下探钻孔的圆锥触探装置6，记录撞击数据的动弹自动记录仪7以及撞击圆锥触探装置6的穿心锤5，所述圆锥触探装置6包括锤座610、探杆620以及圆锥形探头630；实施前将触探架安装平稳，使圆锥触探装置6保持垂直地进行。垂直度的最大偏差不得超过2％。触探杆620应保持平直，连结牢固。施工时，穿心锤5从高度76cm自由落下，撞击锤座610，会发出特定频率的声音。

所述动弹自动记录仪7包括声发射传感器、激光位移传感器、数据处理器、电池以及显示器，通过动弹自动记录仪7自动记录锤击声音以及钻杆的位移数据，导入计算机处理软件实现自动分析统计圆锥动力触探数据，所述发射传感器接受撞击锤座610的特定频率的声波，从而建立穿心锤5撞击锤座610的信号的波形数据库，对圆锥动力触探施工撞击声是噪声信号的在声发射监测系统的软件中作相关设置，可对接下来离散傅里叶变换，小波分析等方法进行信号辨识和去噪，最终对圆锥动力触探施工撞击声的锁定和辨识；

当穿心锤5从高度76cm自由落下，撞击锤座610，从而使得钻杆不断进入土体。通过所述激光位移传感器可以记录钻杆深度、贯入的深度，每一次撞击进入的深度等，从而建立了圆锥动力触探施工中钻杆贯入情况。圆锥动力触探主要通过穿心锤5撞击能量使得钻杆不断进入土体，试验最终得到每贯入10cm的锤击数。通过声发射系统、激光位移传感器分别记录了锤击声音以及钻杆的位移。声发射系统记录1次锤击声音表示1次锤击数，利用数据处理器得到钻杆每10cm的锤击数，并且实施显示，方面现场技术员进行判断。

动弹自动记录仪7相关数据导入计算机处理软件中，自动导出了圆锥动力触探原始记录表，包括日期、时间、钻杆长度、孔深、每10cm的击数以及动力触探总进尺等。另外通过公式对圆锥动力触探击数进行杆长修正，并且可以统计圆锥动力触探相关数据，如最大值、最小值、平均值、平均值、标准差、变异系数、修正系数、标准值。

N′_63.5＝αN_63.5

N_63.5＝3N₁₂₀-0.5

其中，α杆长修正系数；

计算机对圆锥动力触探击数进行杆长修正后，通过软件进一步处理，对其地基土承载力进行估算，通过经验公式进行编制程序，

f _k＝80N₁₂₀             (3≤N₁₂₀≤10)

f_k＝32.3N_63.5+89        (2≤N_63.5≤16)；

导入到圆锥动力触探测试智能分析软件，得到岩土体承载力，从而勘察、设计提供智能的、比较客观直接的岩土参数。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种圆锥动力触探智能测试装置，包括钻机(1)，用于下探钻孔的圆锥触探装置(6)，记录撞击数据的动弹自动记录仪(7)以及撞击圆锥触探装置(6)的穿心锤(5)，其特征在于，所述圆锥触探装置(6)包括锤座(610)、探杆(620)以及圆锥形探头(630)；所述动弹自动记录仪(7)包括声发射系统、激光位移传感器、数据处理器、电池以及显示器，通过动弹自动记录仪(7)自动记录锤击声音以及钻杆的位移数据，导入计算机处理软件实现自动分析统计圆锥动力触探数据。

2.根据权利要求1所述的一种圆锥动力触探智能测试装置，其特征在于，所述穿心锤(5)撞击圆锥触探装置(6)的锤座(610)，使圆锥触探装置(6)向下作用钻孔，撞击锤座(610)时会发出特定频率的声音，所述声发射系统用于接受记录声音信号，建立波形数据库。

3.根据权利要求1所述的一种圆锥动力触探智能测试装置，其特征在于，所述激光位移传感器用于记录钻杆深度、贯入的深度，每一次撞击进入的深度数据。

4.根据权利要求1所述的一种圆锥动力触探智能测试装置，其特征在于，所述钻机(1)通过定滑轮(2)将穿心锤(5)提起。

5.根据权利要求1所述的一种圆锥动力触探智能测试装置，其特征在于，所述穿心锤(5)一端设有提引器(3)与导向杆(4)，所述提引器(3)将穿心锤(5)固定至一定高度，并通过导向杆(4)将穿心锤(5)固定在垂直底面的方向，避免出现切斜。

6.一种圆锥动力触探智能测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下测试步骤：

S1、圆锥动力触探实施前将触探架安装平稳，使圆锥触探装置(6)保持垂直底面；

S2、通过钻机(1)将穿心锤(5)从高度76cm自由落下，撞击锤座(610)，从而使得钻杆不断进入土体；

S3、通过声发射传感器接受撞击声波，建立穿心锤(5)撞击锤座(610)的信号的波形数据库；

S4、通过激光位移传感器可以记录钻杆深度、贯入的深度，每一次撞击进入的深度等，从而建立了圆锥动力触探施工中钻杆贯入情况；

S5、动弹自动记录仪(7)相关数据导入计算机处理软件中，自动导出了圆锥动力触探原始记录表，包括日期、时间、钻杆长度、孔深、每10cm的击数以及动力触探总进尺等,另外通过公式对圆锥动力触探击数进行杆长修正：

N′_63.5＝αN_63.5

N_63.5＝3N₁₂₀-0.5

其中α为杆长修正系数；

S6、计算机对圆锥动力触探击数进行杆长修正后，通过软件进一步处理，对其地基土承载力进行估算，通过经验公式进行编制程序，

f _k＝80N₁₂₀(3≤N₁₂₀≤10)

f_k＝32.3N_63.5+89(2≤N_63.5≤16)；

导入到圆锥动力触探测试智能分析软件，得到岩土体承载力，从而勘察、设计提供智能的、比较客观直接的岩土参数。

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