CN116043804A - 一种基于液压循环动力触探取芯装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于液压循环动力触探取芯装置及其使用方法，其装置包括液压系统、取芯杆系统、辅助系统；液压系统包括主机箱和安装在主机箱上的液压驱动组件；取芯杆系统可拆卸连接在液压驱动组件的活塞端，取芯杆系统上开设有若干触杆排气孔；取芯杆系统中空；辅助系统包括支架、控制器和测压组件；支架上安装有调平仪；测压组件安装在主机箱上，并且测压组件的检测端安装在取芯杆系统上；液压驱动组件、测压组件均与控制器电性连接；取芯杆系统沿支架滑动连接，并且伸出至支架外。本发明的结构紧凑、安装灵活、操作简单，可有效提升测试精度和测试效率。

Description

一种基于液压循环动力触探取芯装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及勘察设备技术领域，特别是涉及一种基于液压循环动力触探取芯装置及其使用方法。

背景技术

在工程建设中，地基承载力不足将导致构造物沉陷，继而引发加大规模的结构性损坏。因此，地基承载力的检测在施工中显得十分重要。贯入器为常用的触探取芯装置，常用于地基承载力的检测过程中。

传统的标准贯入器存在以下缺点：一、在进行地基土原位测试过程中，贯入深度有限且触探杆在锤击过程容易发生倾斜，进而影响测试结果；二、设备是由人工操作的,具有劳动强度高、难以保证施工安全等缺点；三、触探仪体积较大、难以调节，试验过程中需要多人协作进行测量，费时费力，且人为误差大大影响结果评判的准确性。

为此，提出一种基于液压循环动力触探取芯装置及其使用方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于液压循环动力触探取芯装置及其使用方法，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于液压循环动力触探取芯装置，包括：

液压系统，包括主机箱和安装在所述主机箱上的液压驱动组件；

取芯杆系统，所述取芯杆系统可拆卸连接在所述液压驱动组件的活塞端，所述取芯杆系统上开设有若干触杆排气孔；所述取芯杆系统中空；

辅助系统，包括支架、控制器和测压组件；所述支架上安装有调平仪；所述测压组件安装在所述主机箱上，并且所述测压组件的检测端安装在所述取芯杆系统上；

其中，所述液压驱动组件、所述测压组件均与所述控制器电性连接；所述取芯杆系统沿所述支架滑动连接，并且伸出至所述支架外。

根据本发明提供的一种基于液压循环动力触探取芯装置，所述取芯杆系统包括：

拓展触杆，所述拓展触杆通过触杆连接器可拆卸连接在所述液压驱动组件的活塞端；

触探取芯杆，所述触探取芯杆可拆卸连接在所述拓展触杆的底部；

取芯触探头，所述取芯触探头安装在所述触探取芯杆底部；

其中，所述触探取芯杆、所述拓展触杆、所述取芯触探头中空且相互连通；所述触探取芯杆和所述取芯触探头沿所述支架滑动连接，并且伸出至所述支架外；所述触探取芯杆和所述取芯触探头上均开设有若干所述触杆排气孔；所述测压组件的检测端安装在所述取芯触探头上。

根据本发明提供的一种基于液压循环动力触探取芯装置，所述液压驱动组件包括：

电机，所述电机安装在所述主机箱上；

液压泵，所述液压泵安装在所述主机箱上；

精密活塞杆，所述精密活塞杆安装在所述液压泵的输出端；

其中，所述电机与所述液压泵驱动连接；所述电机、所述液压泵均与所述控制器电性连接。

根据本发明提供的一种基于液压循环动力触探取芯装置，所述测压组件包括压力传感器和推进压力表；所述推进压力表安装在所述主机箱上，所述压力传感器安装在所述取芯触探头上，所述压力传感器、所述推进压力表均与所述控制器电性连接。

根据本发明提供的一种基于液压循环动力触探取芯装置，所述触探取芯杆、所述拓展触杆内壁上均固接有防黏层。

根据本发明提供的一种基于液压循环动力触探取芯装置，所述支架包括支撑筒和安装在所述支撑筒上的若干支腿，所述调平仪安装在所述支撑筒上，所述触探取芯杆和所述取芯触探头沿所述支撑筒滑动连接，并且伸出至所述支撑筒外。

根据本发明提供的一种基于液压循环动力触探取芯装置，所述触杆连接器的顶部和底部均安装有内螺纹；所述拓展触杆螺纹连接在所述触杆连接器的底部，所述精密活塞杆的底部螺纹连接在所述触杆连接器的顶部。

本发明还提供一种基于液压循环动力触探取芯装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、将支架放到待测地面上，并对支架调平；

步骤二、将取芯杆系统下端垂直穿过支架，使得取芯杆系统与地面垂直，并将取芯杆系统上端与液压驱动组件组装；

步骤三、启动液压驱动组件，通过控制器设置液压驱动组件的输出功率，使取芯杆系统连续贯入土体进行取样；

步骤四、取样后将取芯杆系统拔出，打开取芯杆系统并取出待测土样；

步骤五、对待测土样进行分析。

根据本发明提供的一种基于液压循环动力触探取芯装置的使用方法，所述步骤四中，通过钻机将取芯杆系统拔出。

本发明公开了以下技术效果：

本发明通过液压驱动组件带动取芯杆系统贯入地基土中进行原位取样，通过调平仪对支架的安装位置进行调平处理，并通过支架对贯入路线进行导入，避免液压驱动组件贯入过程发生倾斜，提高了测试精度；

本发明的液压驱动组件可提供连续稳定的贯入动力，执行过程中运动稳定，驱动效率高，维护成本低，可有效避免传统的触探方式速度慢、劳动强度较大、因垂直度等因素造成人为误差等问题；

本发明通过测压组件对贯入过程的压力变化进行监测，通过将压力数据进行对比，分析土样的物理状态、力学性能参数、承载力等；本发明的结构紧凑、安装灵活、操作简单，提高了测试效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种基于液压循环动力触探取芯装置整体结构示意图；

图2是触探取芯杆结构示意图；

图3是拓展触杆结构示意图；

图4是触杆连接器结构示意图；

图5是三角稳定支架结构示意图；

其中，1、电机；2、液压泵；3、推进压力表；4、主机箱；5、控制器；6、触杆连接器；7、支架；8、取芯触探头；9、精密活塞杆；10、触杆排气孔；11、触探取芯杆；12、拓展触杆。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-5，本发明提供一种基于液压循环动力触探取芯装置，包括：

液压系统，包括主机箱4和安装在主机箱4上的液压驱动组件；

取芯杆系统，取芯杆系统可拆卸连接在液压驱动组件的活塞端，取芯杆系统上开设有若干触杆排气孔10；取芯杆系统中空；

辅助系统，包括支架7、控制器5和测压组件；支架7上安装有调平仪(图中未示出)；测压组件安装在主机箱4上，并且测压组件的检测端安装在取芯杆系统上；本实施例中，调平仪为气泡水平仪；操作人员可以通过调平仪中水泡的位置判断支架7的水平安装位置，便于对支架7进行调平处理，在贯入土体过程中起到校准平衡作用，使取芯杆系统垂直贯入土层，提高贯入过程的精准度，提高测试精度；

控制器5可以根据具体的使用环境进行设定，比如可以为单片机或采用PLC、ARM(Advanced RISC Machine：高端精简指令集机器)、FPGA(Field－Programmable GateArray：现场可编程门阵列)等方法进行控制，本实施例中不作具体限定；

其中，液压驱动组件、测压组件均与控制器5电性连接；取芯杆系统沿支架7滑动连接，并且伸出至支架7外；

如此设置，通过液压驱动组件带动取芯杆系统贯入地基土中进行原位取样，通过调平仪对支架7的安装位置进行调平处理，并通过支架7对贯入路线进行导入，避免液压驱动组件贯入过程发生倾斜，提高了测试精度；液压驱动组件可提供连续稳定的贯入动力，执行过程中运动稳定，驱动效率高，维护成本低，可有效避免传统的触探方式速度慢、劳动强度较大、因垂直度等因素造成人为误差等问题；通过测压组件对贯入过程的压力变化进行监测，通过将压力数据进行对比，分析土样的物理状态、力学性能参数、承载力等；本发明的结构紧凑、安装灵活、操作简单，提高了测试效率。

进一步优化方案，取芯杆系统包括：

拓展触杆12，拓展触杆12通过触杆连接器6可拆卸连接在液压驱动组件的活塞端；

触探取芯杆11，触探取芯杆11可拆卸连接在拓展触杆12的底部；拓展触杆12与触探取芯杆11中空对开，触探取芯杆11套设在拓展触杆12，并且拓展触杆12与触探取芯杆11通过触杆连接器6进行连接；

取芯触探头8，取芯触探头8安装在触探取芯杆11底部；

其中，触探取芯杆11、拓展触杆12、取芯触探头8中空且相互连通；触探取芯杆11和取芯触探头8沿支架7滑动连接，并且伸出至支架7外；触探取芯杆11和取芯触探头8上均开设有若干触杆排气孔10；测压组件的检测端安装在取芯触探头8上；

如此设置，在液压驱动组件的带动下，取芯触探头8、触探取芯杆11、拓展触杆12沿支架7依次贯入地基土中，土样进入取芯触探头8、触探取芯杆11、拓展触杆12内，通过若干触杆排气孔10将内部的空气排出，避免贯入土层时空气压缩，影响数据分析。

进一步优化方案，取芯触探头8、触探取芯杆11、拓展触杆12、触杆连接器6采用全金属材质铸成，不易生锈，均研磨后经过热处理，具有耐磨性好、寿命长；触杆连接器6与支架7采用高钢铸造，提高使用寿命。

进一步优化方案，液压驱动组件包括：

电机1，电机1安装在主机箱4上；

液压泵2，液压泵2安装在主机箱4上；

精密活塞杆9，精密活塞杆9安装在液压泵2的输出端；

其中，电机1与液压泵2驱动连接；电机1、液压泵2均与控制器5电性连接；如此设置，通过电机1位液压泵2提供动力，进而带动精密活塞杆9伸缩，实现带动取芯杆系统移动，进而实现取样操作；控制器5控制电机1、液压泵2，使得对贯入压力和贯入速度进行调节。

进一步优化方案，测压组件包括压力传感器(图中未示出)和推进压力表3；推进压力表3安装在主机箱4上，压力传感器安装在取芯触探头8上，压力传感器、推进压力表3均与控制器5电性连接；通过压力传感器对取芯触探头8表面接受的推进压力数据进行监测，并将压力数据传递至控制器5，一方面控制器5将压力数据与前期植入的数据库进行对比分析土样的物理状态、力学性能参数、承载力等；另一方面控制器5将压力数据通过推进压力表3示出。

进一步优化方案，触探取芯杆11、拓展触杆12内壁上均固接有防黏层，有利于减小触探取芯杆11、拓展触杆12贯入时与土体之间的摩擦效应，提高测试效率。

进一步优化方案，支架7包括支撑筒和安装在支撑筒上的若干支腿，调平仪安装在支撑筒上，触探取芯杆11和取芯触探头8沿支撑筒滑动连接，并且伸出至支撑筒外；本实施例中支腿的数量为三个，通过调节支腿的位置，对支撑筒的水平角度进行调节，通过三个支腿提高支架7整体的稳定性。

进一步优化方案，触杆连接器6的顶部和底部均安装有内螺纹；拓展触杆12螺纹连接在触杆连接器6的底部，精密活塞杆9的底部螺纹连接在触杆连接器6的顶部；通过触杆连接器6将拓展触杆12与精密活塞杆9进行拆装，操作简单便捷。

本发明还提供一种基于液压循环动力触探取芯装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、将支架7放到待测地面上，并对支架7调平；调平的具体操作为：调整支架7位置，使调平仪中的水平泡中的气泡居中；调平后，满足后续触探取芯杆11垂直贯入土体要求；

步骤二、将取芯杆系统下端垂直穿过支架7，使得取芯杆系统与地面垂直，并将取芯杆系统上端与液压驱动组件组装；将中空对开的触探取芯杆11与取芯触探头8紧固连接，组装完成后将下端垂直穿过支架7，确保与地面垂直，拓展触杆12上端套于触杆连接器6下端；将精密活塞杆9下端嵌入触杆连接器6上端，调整位置；

步骤三、启动液压驱动组件，通过控制器5设置液压驱动组件的输出功率，使取芯杆系统连续贯入土体进行取样；触探取芯杆11贯入土体后，使用触杆连接器6将触探取芯杆11与拓展触杆12利用螺杆连接原理将二者连接并锁死；

步骤四、取样后将取芯杆系统拔出，反向将触探取芯杆11与拓展触杆12打开，打开取芯杆系统并取出待测土样；

步骤五、对待测土样进行分析；利用控制器5分析压力变化、位移变化，并通过贯入阻力大小与前期植入的数据库进行对比分析土样的物理状态、力学性能参数、承载力等。

进一步优化方案，步骤四中，通过钻机将取芯杆系统拔出。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明，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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于液压循环动力触探取芯装置，其特征在于，包括：

液压系统，包括主机箱(4)和安装在所述主机箱(4)上的液压驱动组件；

取芯杆系统，所述取芯杆系统可拆卸连接在所述液压驱动组件的活塞端，所述取芯杆系统上开设有若干触杆排气孔(10)；所述取芯杆系统中空；

辅助系统，包括支架(7)、控制器(5)和测压组件；所述支架(7)上安装有调平仪；所述测压组件安装在所述主机箱(4)上，并且所述测压组件的检测端安装在所述取芯杆系统上；

其中，所述液压驱动组件、所述测压组件均与所述控制器(5)电性连接；所述取芯杆系统沿所述支架(7)滑动连接，并且伸出至所述支架(7)外。

2.根据权利要求1所述的基于液压循环动力触探取芯装置，其特征在于：所述取芯杆系统包括：

拓展触杆(12)，所述拓展触杆(12)通过触杆连接器(6)可拆卸连接在所述液压驱动组件的活塞端；

触探取芯杆(11)，所述触探取芯杆(11)可拆卸连接在所述拓展触杆(12)的底部；

取芯触探头(8)，所述取芯触探头(8)安装在所述触探取芯杆(11)底部；

其中，所述触探取芯杆(11)、所述拓展触杆(12)、所述取芯触探头(8)中空且相互连通；所述触探取芯杆(11)和所述取芯触探头(8)沿所述支架(7)滑动连接，并且伸出至所述支架(7)外；所述触探取芯杆(11)和所述取芯触探头(8)上均开设有若干所述触杆排气孔(10)；所述测压组件的检测端安装在所述取芯触探头(8)上。

3.根据权利要求2所述的基于液压循环动力触探取芯装置，其特征在于：所述液压驱动组件包括：

电机(1)，所述电机(1)安装在所述主机箱(4)上；

液压泵(2)，所述液压泵(2)安装在所述主机箱(4)上；

精密活塞杆(9)，所述精密活塞杆(9)安装在所述液压泵(2)的输出端；

其中，所述电机(1)与所述液压泵(2)驱动连接；所述电机(1)、所述液压泵(2)均与所述控制器(5)电性连接。

4.根据权利要求2所述的基于液压循环动力触探取芯装置，其特征在于：所述测压组件包括压力传感器和推进压力表(3)；所述推进压力表(3)安装在所述主机箱(4)上，所述压力传感器安装在所述取芯触探头(8)上，所述压力传感器、所述推进压力表(3)均与所述控制器(5)电性连接。

5.根据权利要求2所述的基于液压循环动力触探取芯装置，其特征在于：所述触探取芯杆(11)、所述拓展触杆(12)内壁上均固接有防黏层。

6.根据权利要求2所述的基于液压循环动力触探取芯装置，其特征在于：所述支架(7)包括支撑筒和安装在所述支撑筒上的若干支腿，所述调平仪安装在所述支撑筒上，所述触探取芯杆(11)和所述取芯触探头(8)沿所述支撑筒滑动连接，并且伸出至所述支撑筒外。

7.根据权利要求3所述的基于液压循环动力触探取芯装置，其特征在于：所述触杆连接器(6)的顶部和底部均安装有内螺纹；所述拓展触杆(12)螺纹连接在所述触杆连接器(6)的底部，所述精密活塞杆(9)的底部螺纹连接在所述触杆连接器(6)的顶部。

8.一种基于液压循环动力触探取芯装置的使用方法，基于根据权利要求1-7任一项所述的基于液压循环动力触探取芯装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将支架(7)放到待测地面上，并对支架(7)调平；

步骤二、将取芯杆系统下端垂直穿过支架(7)，使得取芯杆系统与地面垂直，并将取芯杆系统上端与液压驱动组件组装；

步骤三、启动液压驱动组件，通过控制器(5)设置液压驱动组件的输出功率，使取芯杆系统连续贯入土体进行取样；

步骤四、取样后将取芯杆系统拔出，打开取芯杆系统并取出待测土样；

步骤五、对待测土样进行分析。

9.根据权利要求8所述的基于液压循环动力触探取芯装置的使用方法，其特征在于：所述步骤四中，通过钻机将取芯杆系统拔出。

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