CN202323913U - 一种可测试土体荧光强度的环境孔压静力触探探头 - Google Patents

一种可测试土体荧光强度的环境孔压静力触探探头 Download PDF

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刘松玉
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Abstract

本实用新型公布了一种可测试土体荧光强度的环境孔压静力触探探头，该探头外周为探杆（1），在探杆（1）上半段内部设有模-数转换器（2），外周嵌有蓝宝石视窗（3），与蓝宝石视窗（3）正对的是水银灯（4），紧贴于蓝宝石视窗（3）表面的是光电二极管阵列检测器（5），密封箱（6）将光电二极管阵列检测器（5）包围，而光电二极管阵列检测器（5）通过导线与模-数转换器（2）相连；探杆（1）的下半段与侧壁摩擦筒（7）相连，侧壁摩擦筒（7）的下方连接有圆锥探头（9），孔压过滤环（8）位于侧壁摩擦筒（7）和圆锥探头（9）之间。采用该环境探头，具有原位、快速、准确、经济、简便等特点，为环境岩土工程实践提供有力的检测工具。

Description

一种可测试土体荧光强度的环境孔压静力触探探头
技术领域
本实用新型涉及一种可测土体荧光强度的环境孔压静力触探探头，属于岩土工程和环境工程领域中一种能够检测地下土体中污染物存在与否及其浓度分布的静力触探装置。
背景技术
　静力触探技术是指利用压力装置将带有触探头的触探杆压入试验土层，通过量测系统测试土的锥尖阻力、侧壁摩阻力等，可确定土的某些基本物理力学特性，如土的变形模量、土的容许承载力等。静力触探技术至今已有80多年的历史。国际上广泛应用静力触探，部分或全部代替了工程勘察中的钻探和取样。我国于1965年首先研制成功电测式静力触探并应用于勘察。近几年随着传感器技术的快速发展，出现了很多新的静力触探技术，这些技术能够快速、准确地获得土层的孔隙水压力、地震波、污染物性状、温度、甚至影像。国外已将之大量应用于环境岩土工程领域。随着经济的快速发展，城市化和工业化进程的加快，土体污染越来越严重，我们赖以生存的岩土圈环境日益恶化，环境岩土工程问题已成为我国岩土工程和环境工程工作者重要的研究课题。对于污染物存在与否的检测，通常采用测量土体电阻率、电导率和荧光强度的手段来加以判断。碳氢化合物是最主要、最普遍的地下污染物之一，大多数碳氢化合物由于含有多芳烃成分，当采用不同形式的光照射时会产生荧光现象。研究表明，普通燃油污染如航空煤油、喷气燃油、汽油和柴油等均展现出很强的荧光信号，且有机物污染的荧光现象非常灵敏，只要溶剂中含有十万分之一的燃油，即可发光，而污染物发出的荧光强度指示着该污染物在土中的浓度，因此在油气勘探工作中常用荧光分析来鉴定地下土层中是否含油，并粗略确定其组分和含量。因此，基于此物理现象，结合常规孔压静力触探（CPTU）探头，本实用新型提出了一个可利用荧光探测器来测量土样荧光强度的环境孔压静力触探探头，从而利用该探头来检测污染物的存在及其含量。
发明内容
技术问题：本实用新型要解决的技术问题是针对国内现有单双桥静探技术存在的缺陷，提出一种可用于环境领域的可测试土体荧光强度的环境孔压静力触探探头。
技术方案：本实用新型的可测试土体荧光强度的环境孔压静力触探探头外周为探杆，在探杆上半段内部设有模-数转换器，在探杆的上半段外周嵌有蓝宝石视窗，与蓝宝石视窗正对的是水银灯，紧贴于蓝宝石视窗表面的是光电二极管阵列检测器，密封箱将光电二极管阵列检测器包围，而光电二极管阵列检测器通过导线与模-数转换器直接相连，探杆的下半段与侧壁摩擦筒相连，侧壁摩擦筒的下方连接有圆锥探头，孔压过滤环位于侧壁摩擦筒和圆锥探头之间。
所述的圆锥探头的锥角为60°，锥底截面积为10 cm2，侧壁摩擦筒表面积为150 cm2。
所述蓝宝石视窗直径为5.35mm，与圆锥探头锥尖点的距离为50cm。
本实用新型的可测试土体荧光强度的环境孔压静力触探探头，其荧光强度测试部分主要由模-数转换器、蓝宝石视窗、水银灯、光电二极管阵列检测器及密封箱等系统组成。水银灯受地表系统激发产生光源，透过蓝宝石视窗照射在土层中污染物上，污染物受激发产生的荧光由光电二极管阵列检测器接收并转换为电信号，电信号经模-数转换器转换为数字信号随CPTU电缆一同传输至地表的采集和存储系统，而密封箱则保证光电二极管阵列检测器采集的光信号不受水银灯光源的影响，保证试验精确性和可靠性。
有益效果：本实用新型解决了国内现有的单双桥静探技术不能检测地下土体污染物的缺陷，能有效测试土体的荧光强度，从而判断污染物的存在与否及其含量。
附图说明
图1是本实用新型的元件装置图；
其中有：探杆1、模-数转换器2、蓝宝石视窗3、水银灯4、光电二极管阵列检测器5、密封箱6、侧壁摩擦筒7、孔压过滤环8、圆锥探头9。
具体实施方式
本实用新型的一种可测试土体荧光强度的环境孔压静力触探探头包括：探杆1、模-数转换器2、蓝宝石视窗3、水银灯4、光电二极管阵列检测器5、密封箱6、侧壁摩擦筒7、孔压过滤环8、圆锥探头9。
在探杆1上半段内部设有模-数转换器2，在探杆1的上半段外周嵌有蓝宝石视窗3，与蓝宝石视窗3正对的是水银灯4，紧贴于蓝宝石视窗3表面的是光电二极管阵列检测器5，密封箱6将光电二极管阵列检测器5包围，而光电二极管阵列检测器5通过导线与模-数转换器2直接相连，探杆1的下半段与侧壁摩擦筒7相连，侧壁摩擦筒7的下方连接有圆锥探头9，孔压过滤环8位于侧壁摩擦筒7和圆锥探头9之间。
该探头集成了常规静力触探的功能（可测端阻、摩阻和孔压）及测试土体荧光强度的功能，进一步发展了多功能CPTU技术的内容。
水银灯受地表系统激发产生光源，透过蓝宝石视窗照射在土层中污染物上，污染物受激发产生的荧光由光电二极管阵列检测器接收并转换为电信号，电信号经模-数转换器转换为数字信号随CPTU电缆一同传输至地表的采集和存储系统。而密封箱则保证光电二极管阵列检测器采集的光信号不受水银灯光源的影响，保证试验精确性和可靠性。荧光的强度经光电二极管阵列检测器接收而获得定量化评价。光信号经模-数转换器处理后的数字信号使得所有的信号可以通过一根电缆进行传输，减少冗余。地表微机采集和存储系统则连续采集接收的荧光强度信号，绘出实时连续的剖面图。

Claims (3)

1. 一种可测试土体荧光强度的环境孔压静力触探探头，其特征在于该探头外周为探杆（1），在探杆（1）上半段内部设有模-数转换器（2），外周嵌有蓝宝石视窗（3），与蓝宝石视窗（3）正对的是水银灯（4），紧贴于蓝宝石视窗（3）表面的是光电二极管阵列检测器（5），密封箱（6）将光电二极管阵列检测器（5）包围，而光电二极管阵列检测器（5）通过导线与模-数转换器（2）相连；探杆（1）的下半段与侧壁摩擦筒（7）相连，侧壁摩擦筒（7）的下方连接有圆锥探头（9），孔压过滤环（8）位于侧壁摩擦筒（7）和圆锥探头（9）之间。
2.根据权利要求1所述的可测土体荧光强度的环境孔压静力触探探头，其特征在于圆锥探头（9）的锥角为60°，锥底截面积为10 cm2，侧壁摩擦筒（7）表面积为150 cm2。
3.根据权利要求1所述的可测土体荧光强度的环境孔压静力触探探头，其特征在于蓝宝石视窗（3）直径为5.35mm，与圆锥探头（9）锥尖点的距离为50cm。
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