CN211036948U - 一种可测球形探头不同位置处土压力的全流动贯入仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于建设工程技术领域，提供了一种可测球形探头不同位置处土压力的全流动贯入仪，包括球形探头、微型土压力传感器、刚性细杆、圆柱形金属外壳、“S”型拉压传感器和底座。本实用新型采用可测球形探头不同位置处土压力的全流动贯入仪，可测得贯入过程中探头不同位置受到的土体压力，即可判断土体是否在探头周围发生全流动，进而可根据不同的流动状态对阻力系数N值进行选取，使测试结果更加准确。同时该实用新型专利仅由操作人员控制电脑便可实现探头的贯入和拔出，数据信号的采集，大大缩短了试验操作流程和试验周期。
Description
技术领域
本实用新型属于建设工程技术领域，涉及一种可测球形探头不同位置处土压力的全流动贯入仪。
背景技术
全流动贯入仪是上个世纪90年代提出的一种基于全流动机制的软粘土强度测试仪器，由于其无需对上覆应力和孔隙水压力进行修正，全流动机制使其具有严格的塑性解，探头的投影面积较传统圆锥静力触探CPT的投影面积大，因此对传感器精度要求较低，同时可以获得连续的不排水抗剪强度等优点，在国内外海洋软土的原位测试和室内土工离心模型试验中得到了广泛的应用。目前常用的全流动贯入仪有T型探头(T-bar)和球形探头(Ball)两种。在测试土体强度时，通过将探头贯入到土体中获得贯入阻力q，贯入阻力q与阻力系数N值的比值则为土体的不排水抗剪强度Su。以T-bar为例，当土体强度较低时认为土体在探头周围发生全流动，这时阻力系数N值取10.5。但是若土体强度较高，探头贯入土体后是否会发生全流动不得而知，此时阻力系数N值依旧选择10.5则会导致计算出来的不排水抗剪强度值不准确。由此可知，对于土体在探头周围流动状态的判断则变得至关重要。
实用新型内容
本实用新型专利提供了一种可测球形探头不同位置处土压力的全流动贯入仪，克服了探头贯入过程中无法判断土体是否在探头周围发生全流动，进而导致选取的阻力系数N值不准确，影响不排水抗剪强度测量结果的问题。本装置通过在球形探头内不同位置处布置微型土压力传感器的方式，测得探头贯入过程中探头不同位置处所受到的土压力，进而判断土体是否在探头周围发生全流动，利于阻力系数N值的选取，使不排水抗剪强度测量结果更加准确。
本实用新型的技术方案：
一种可测球形探头不同位置处土压力的全流动贯入仪，包括球形探头1、微型土压力传感器2、刚性细杆3、圆柱形金属外壳4、“S”型拉压传感器7和底座8；刚性细杆3一端与球形探头1螺纹连接，另一端通过连接螺栓5连接“S”型拉压传感器7；球形探头1为两个半球拼装而成，球形探头1内部不同位置处安装有多个微型土压力传感器2，以获得球形探头1贯入过程中土体对于球形探头1不同位置处的压力，进而以此判断该位置是否有土体流过，即是否发生全流动，在安装微型土压力传感器2的部位球表面打小孔，使微型土压力传感器2前端漏出与土体接触；刚性细杆3和“S”型拉压传感器7外部套有一层圆柱形金属外壳4，圆柱形金属外壳4和刚性细杆3之间留有间隙，避免二者之间存在摩擦，对测试结果产生影响；圆柱形金属外壳4表面光滑，并与球形探头1之间存在距离，便于压力用过刚性细杆3传递给“S”型拉压传感器7；位于“S”型拉压传感器7端部的圆柱形金属外壳4底部设有底座8，底座8固定于电机上；套在“S”型拉压传感器7外的圆柱形金属外壳4一侧开槽，用于微型土压力传感器2以及“S”型拉压传感器外接线头6的导出。
本实用新型的有益效果：传统的全流动贯入仪测试土体强度时，对于阻力系数N值的选取即为上限解所得的T-bar为10.5，球形为13.1，即认为土体在探头周围发生了全流动，但是对于强度较高的土体，土体在探头周围的流动状态不得而知，这时若仍旧取上限解得到的阻力系数N值将会使测试出来的不排水抗剪强度不准确。本实用新型采用可测球形探头不同位置处土压力的全流动贯入仪，可测得贯入过程中探头不同位置受到的土体压力，即可判断土体是否在探头周围发生全流动，进而可根据不同的流动状态对阻力系数N值进行选取，使测试结果更加准确。同时该实用新型专利仅由操作人员控制电脑便可实现探头的贯入和拔出，数据信号的采集，大大缩短了试验操作流程和试验周期。
附图说明
图1是本实用新型专利的纵剖面图；
图2是本实用新型专利的底部图；
图3是本实用新型专利探头的正视图及微型土压力传感器在探头中的位置；
图中：1球形探头；2微型土压力传感器；3刚性细杆；4圆柱形金属外壳；5连接螺栓；6“S”型拉压传感器外接线头；7“S”型拉压传感器；8底座；9底座螺孔；10“S”型拉压传感器连接螺栓。
具体实施方式
以下结合附图叙述本实用新型的具体实施方式。
在图1中，一种可测球形探头不同位置处土压力的全流动贯入仪，包括球形探头1、微型土压力传感器2、刚性细杆3、圆柱形金属外壳4、“S”型拉压传感器7和底座8；刚性细杆3一端与球形探头1螺纹连接，另一端通过连接螺栓5连接“S”型拉压传感器7；球形探头1为两个半球拼装而成，球形探头1内部不同位置处安装有多个微型土压力传感器2，以获得球形探头1贯入过程中土体对于球形探头1不同位置处的压力，进而以此判断该位置是否有土体流过，即是否发生全流动，在安装微型土压力传感器2的部位球表面打小孔，使微型土压力传感器2前端漏出与土体接触；刚性细杆3和“S”型拉压传感器7外部套有一层圆柱形金属外壳4，圆柱形金属外壳4和刚性细杆3之间留有间隙，避免二者之间存在摩擦，对测试结果产生影响；圆柱形金属外壳4表面光滑，并与球形探头1之间存在距离，便于压力用过刚性细杆3传递给“S”型拉压传感器7；位于“S”型拉压传感器7端部的圆柱形金属外壳4底部设有底座8，底座8固定于电机上；套在“S”型拉压传感器7外的圆柱形金属外壳4一侧开槽，用于微型土压力传感器2以及“S”型拉压传感器外接线头6的导出。
当测试土体强度时，开启电机，使球形探头1贯入仪以恒定的速度垂直贯入土中，贯入阻力会通过刚性细杆3传递到“S”型拉压传感器7上，“S”型拉压传感器7可将力值以电信号的形式输出在电脑上；同时，随着贯入深度的增大，球形探头1不同位置处受到的土压力不同，这时，位于球形探头1内部不同位置处的微型土压力传感器2会将各个位置上的压力值同样以电信号的形式输出，进而判断土体的流动情况。
图2中，通过底座螺孔9与“S”型拉压传感器连接螺栓10，将底座8固定在电机上，并将电机连接电脑，通过电脑便可以实现操控电机，使带有微型土压力传感2的球形探头1的全流动贯入仪贯入拔出土体，贯入和拔出过程由“S”型拉压传感器7采集数据信号，微型土压力传感器2采集探头不同位置处收到的压力，并以电信号的形式反馈给电脑。
图3中，将微型土压力传感器在两个半球内部不同位置固定，微型土压力传感器一端通过半球上的孔漏在外部，利于其与土体接触。将两个半球通过螺丝拼接为一个完整的球体，并与刚性细杆连接。
Claims (3)
1.一种可测球形探头不同位置处土压力的全流动贯入仪，其特征在于，该全流动贯入仪包括球形探头(1)、微型土压力传感器(2)、刚性细杆(3)、圆柱形金属外壳(4)、”S”型拉压传感器(7)和底座(8)；刚性细杆(3)一端与球形探头(1)螺纹连接，另一端通过连接螺栓(5)连接”S”型拉压传感器(7)；球形探头(1)内部不同位置处安装有多个微型土压力传感器(2)，以获得球形探头(1)贯入过程中土体对于球形探头(1)不同位置处的压力，进而以此判断该位置是否有土体流过，即是否发生全流动，在安装微型土压力传感器(2)的部位球表面打小孔，使微型土压力传感器(2)前端漏出与土体接触；刚性细杆(3)和”S”型拉压传感器(7)外部套有一层圆柱形金属外壳(4)，圆柱形金属外壳(4)和刚性细杆(3)之间留有间隙，避免二者之间存在摩擦，对测试结果产生影响；圆柱形金属外壳(4)表面光滑，并与球形探头(1)之间存在距离，便于压力用过刚性细杆(3)传递给”S”型拉压传感器(7)；位于”S”型拉压传感器(7)端部的圆柱形金属外壳(4)底部设有底座(8)，底座(8)固定于电机上；套在”S”型拉压传感器(7)外的圆柱形金属外壳(4)一侧开槽，用于微型土压力传感器(2)以及”S”型拉压传感器外接线头(6)的导出。
2.根据权利要求1所述的全流动贯入仪，其特征在于，所述的球形探头(1)为两个半球通过螺丝拼接而成，材质为铝材。
3.根据权利要求1或2所述的全流动贯入仪，其特征在于，所述的圆柱形金属外壳(4)材质为钢材，内外表面光滑，刚度大。
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