CN212228556U - 一种电测气动式旁压试验探头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电测气动式旁压试验探头，包括电测位移装置、电测气压装置、刚性金属骨架、弹性橡胶膜、封盖和封底，刚性金属骨架、弹性橡胶膜、封盖和封底共同构成单腔式封闭容器；电测位移装置和电测气压装置设置在单腔式封闭容器内部，分别用于检测弹性橡胶膜受气压作用发生膨胀时的径向位移、检测单腔式封闭容器内部的气压。本实用新型的电测气动式旁压试验探头采用气动压力膨胀设计，能够通过电测位移装置和电测气压装置直接测得钻孔周围岩土体的变形位移和作用压力的电信号，具有试验成果真实可靠和有利于数字化等优点；同时，气动压力膨胀设计能够极大地简化地上控制系统和连接管路的结构，提高旁压试验的效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及岩土工程原位测试技术领域，尤其涉及一种电测气动式旁压试验探头。
背景技术
旁压试验实质上是一种原位横向载荷试验，适用于确定黏性土、粉土、黄土、砂土、软质岩石及风化岩石等地基的承载力与变形模量等岩土参数，为桩基础、基坑设计等提供计算依据。
现有的国内外旁压试验探头需要采用水压膨胀加压、地上间接测量压力和变形的方法，存在结构复杂、故障率高、测量结果存在误差积累等问题，极大程度上限制了旁压试验在岩土工程原位测试技术领域的应用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种电测气动式旁压试验探头。
本实用新型的技术目的通过下述技术方案予以实现。
本实用新型的一种电测气动式旁压试验探头，包括电测位移装置、电测气压装置、刚性金属骨架、弹性橡胶膜、封盖和封底。
所述刚性金属骨架为圆柱形，所述弹性橡胶膜包覆于刚性金属骨架的外侧，所述封盖和封底分别设置在刚性金属骨架的上端和下端，所述刚性金属骨架、弹性橡胶膜、封盖和封底共同构成单腔式封闭容器；其中，所述弹性橡胶膜可在不同气压的作用下发生膨胀，进而作用于待测钻孔周围的岩土体上。
所述电测位移装置在单腔式封闭容器内部沿刚性金属骨架的竖向轴线等间距分层设置，用于检测弹性橡胶膜受气压作用发生膨胀时的径向位移，从而测出待测钻孔周围岩土体的位移。所述刚性金属骨架的内部沿竖向轴线固定设置有中心支柱，所述中心支柱的上下两端分别与刚性金属骨架的上下两端固定连接，每层电测位移装置由呈180°对称设置在相应支撑板上的两个位移传感器构成，每个所述支撑板的两端分别与刚性金属骨架和中心支柱固定连接，每个所述位移传感器的触杆与弹性橡胶膜相接触且不产生相对位移；所述电测位移装置的所有位移传感器在水平投影圆形面上等夹角分布。
所述电测气压装置设置在单腔式封闭容器内部，与刚性金属骨架固定连接，用于检测单腔式封闭容器内部的气压。
所述封盖上设置有气源输入接口和电缆插座，所述气源输入接口与单腔式封闭容器内部的刚性输气管路连通，同时所述气源输入接口还通过供气管路与外部的压力气源连通，用于向单腔式封闭容器内部施加空气压力；所述电缆插座的相应接点设置有连接电测位移装置和电测气压装置的电缆，所述电缆包括直流电源线、位移电信号输出线、气压电信号输出线和公用地线，同时所述电缆插座还通过电测电缆与外部的数据处理装置连接。
所述电测气动式旁压试验探头的最大直径比待测钻孔的孔径小2-3mm。
在本实用新型的一个实施例中，所述电测位移装置分三层，即上层电测位移装置、中层电测位移装置和下层电测位移装置，三层电测位移装置的所有位移传感器在水平投影圆形面上等夹角分布，所述夹角为60°；所述位移传感器为容栅式位移传感器。
在本实用新型的一个实施例中，所述电测气压装置为压感式电测压力计。
在本实用新型的一个实施例中，所述封盖的上表面设有吊环，用于通过与钢丝绳配合从而将所述电测气动式旁压试验探头置入待测钻孔中。
在本实用新型的一个实施例中，所述封底为倒锥台形，用于减小所述电测气动式旁压试验探头被放入钻孔过程中受到的泥浆或沉渣的阻力。
在本实用新型的一个实施例中，所述弹性橡胶膜的上下两端分别设置有上部密封卡环和下部密封卡环，所述上部密封卡环和下部密封卡环的内壁均为直径由大到小的楔形面，且均为开口大的一端靠近弹性橡胶膜的重心；所述刚性金属骨架的上下两端分别与封盖、封底形成螺纹连接；所述封盖的下端面与上部密封卡环的开口小的一端的端面接触，用于通过封盖在刚性金属骨架上的旋进推动上部密封卡环向弹性橡胶膜移动，从而将弹性橡胶膜的上端压紧密封；所述封底的上端面与下部密封卡环的开口小的一端的端面接触，用于通过封底在刚性金属骨架上的旋进推动下部密封卡环向弹性橡胶膜移动，从而将弹性橡胶膜的下端压紧密封。
本实用新型的电测气动式旁压试验探头在工作状态时：
首先将电测气动式旁压试验探头通过供气管路与外部的压力气源连通，通过电测电缆与外部的数据处理装置连接；将电测气动式旁压试验探头置入待测钻孔中后，通过外部的压力气源向电测气动式旁压试验探头内部施加空气压力，弹性橡胶膜在气压的作用下发生膨胀，进而作用于待测钻孔周围的岩土体上，电测位移装置检测到弹性橡胶膜受气压作用发生膨胀时的径向位移值，即得到了待测钻孔周围岩土体的位移值，并将其实时输出到外部的数据处理装置；同时，电测气压装置检测到电测气动式旁压试验探头内部的气压值，并将其实时输出到外部的数据处理装置。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的电测气动式旁压试验探头采用气动压力膨胀设计，能够通过电测位移装置和电测气压装置直接测得钻孔周围岩土体的变形位移和作用压力的电信号，具有试验成果真实可靠和有利于数字化等优点；同时，气动压力膨胀设计能够极大地简化地上控制系统和连接管路的结构，提高旁压试验的效率；另外，本实用新型的电测气动式旁压试验探头的直径可以参照常用钻具口径确定，因此能够避免对钻孔孔壁的扰动，进一步提高试验的准确性。
附图说明
图1是本实用新型的电测气动式旁压试验探头的剖面示意图。
图2是图1中的A-A剖面示意图；
图3是本实用新型的电测气动式旁压试验探头的弹性橡胶膜密封结构示意图；
附图标记：
1-供气管路，2-电测电缆，3-刚性金属骨架，4-弹性橡胶膜，4-1-上部密封卡环，4-2- 下部密封卡环，5-压感式气压计，6a-上层位移检测装置，6b-中层位移检测装置，6c-下层位移检测装置，7-封盖，7-1-吊环，8-气源输入接口，8-1-刚性输气管路，9-电缆插座，9-1- 电缆，10-封底，11-中心支柱，12-支撑板。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1至3所示，一种电测气动式旁压试验探头，包括电测位移装置、电测气压装置、刚性金属骨架3、弹性橡胶膜4、封盖7和封底10。
所述刚性金属骨架3为圆柱形，所述弹性橡胶膜4包覆于刚性金属骨架3的外侧，所述封盖7和封底10分别设置在刚性金属骨架3的上端和下端，所述刚性金属骨架3、弹性橡胶膜4、封盖7和封底10共同构成单腔式封闭容器；其中，所述弹性橡胶膜4可在不同气压的作用下发生膨胀，进而作用于待测钻孔周围的岩土体上。所述刚性金属骨架3的内部沿竖向轴线固定设置有中心支柱11，所述中心支柱11的上下两端分别与刚性金属骨架3 的上下两端固定连接；所述封盖7的上表面设有吊环7-1，用于通过与钢丝绳配合从而将所述电测气动式旁压试验探头置入待测钻孔中；所述封底10为倒锥台形，用于减小所述电测气动式旁压试验探头被放入钻孔过程中受到的泥浆或沉渣的阻力。
所述弹性橡胶膜4的上下两端分别设置有上部密封卡环4-1和下部密封卡环4-2，所述上部密封卡环4-1和下部密封卡环4-2的内壁均为直径由大到小的楔形面，且均为开口大的一端靠近弹性橡胶膜4的重心；所述刚性金属骨架3的上下两端分别与封盖7、封底10形成螺纹连接；所述封盖7的下端面与上部密封卡环4-1的开口小的一端的端面接触，用于通过封盖7在刚性金属骨架3上的旋进推动上部密封卡环4-1向弹性橡胶膜4移动，从而将弹性橡胶膜4的上端压紧密封；所述封底10的上端面与下部密封卡环4-2的开口小的一端的端面接触，用于通过封底10在刚性金属骨架3上的旋进推动下部密封卡环4-2向弹性橡胶膜4移动，从而将弹性橡胶膜4的下端压紧密封。
所述电测位移装置包括上层电测位移装置6a、中层电测位移装置6b和下层电测位移装置6c三层，在单腔式封闭容器内部沿刚性金属骨架3的竖向轴线等间距分层设置，每层电测位移装置由呈180°对称设置在相应支撑板12上的两个容栅式位移传感器构成，每个所述支撑板12的两端分别与刚性金属骨架3和中心支柱11固定连接，每个所述容栅式位移传感器的触杆与弹性橡胶膜4相接触且不产生相对位移，用于检测弹性橡胶膜4受气压作用发生膨胀时的径向位移，从而测出待测钻孔周围岩土体的位移；三层电测位移装置的所有容栅式位移传感器在水平投影圆形面上等夹角分布，所述夹角为60°。
所述电测气压装置为压感式电测压力计，设置在单腔式封闭容器内部，与刚性金属骨架3固定连接，用于检测单腔式封闭容器内部的气压。
所述封盖7上设置有气源输入接口8和电缆插座9，所述气源输入接口8与单腔式封闭容器内部的刚性输气管路8-1连通，同时所述气源输入接口8还通过供气管路1与外部的压力气源连通，用于向单腔式封闭容器内部施加空气压力；所述电缆插座9的相应接点设置有连接电测位移装置和电测气压装置的电缆9-1，所述电缆9-1包括直流电源线、位移电信号输出线、气压电信号输出线和公用地线，同时所述电缆插座9还通过电测电缆2与外部的数据处理装置连接。
所述电测气动式旁压试验探头的最大直径比待测钻孔的孔径小2-3mm。
所述电测气动式旁压试验探头在工作状态时：
首先将电测气动式旁压试验探头通过供气管路1与外部的压力气源连通，通过电测电缆2与外部的数据处理装置连接；将电测气动式旁压试验探头置入待测钻孔中后，通过外部的压力气源向电测气动式旁压试验探头内部施加空气压力，弹性橡胶膜4在气压的作用下发生膨胀，进而作用于待测钻孔周围的岩土体上，电测位移装置检测到弹性橡胶膜4受气压作用发生膨胀时的径向位移值，即得到了待测钻孔周围岩土体的位移值，并将其实时输出到外部的数据处理装置；同时，电测气压装置检测到电测气动式旁压试验探头内部的气压值，并将其实时输出到外部的数据处理装置。
本实用新型的电测气动式旁压试验探头采用气动压力膨胀设计，能够通过电测位移装置和电测气压装置直接测得钻孔周围岩土体的变形位移和作用压力的电信号，具有试验成果真实可靠和有利于数字化等优点；同时，气动压力膨胀设计能够极大地简化地上控制系统和连接管路的结构，提高旁压试验的效率；另外，本实用新型的电测气动式旁压试验探头的直径可以参照常用钻具口径确定，因此能够避免对钻孔孔壁的扰动，进一步提高试验的准确性。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种电测气动式旁压试验探头，其特征在于：包括电测位移装置、电测气压装置、刚性金属骨架(3)、弹性橡胶膜(4)、封盖(7)和封底(10)；
所述刚性金属骨架(3)为圆柱形，所述弹性橡胶膜(4)包覆于刚性金属骨架(3)的外侧，所述封盖(7)和封底(10)分别设置在刚性金属骨架(3)的上端和下端，所述刚性金属骨架(3)、弹性橡胶膜(4)、封盖(7)和封底(10)共同构成单腔式封闭容器；
所述电测位移装置在单腔式封闭容器内部沿刚性金属骨架(3)的竖向轴线等间距分层设置，用于检测弹性橡胶膜(4)的径向位移；
所述电测气压装置设置在单腔式封闭容器内部，与刚性金属骨架(3)固定连接，用于检测单腔式封闭容器内部的气压；
所述封盖(7)上设置有气源输入接口(8)和电缆插座(9)，所述气源输入接口(8)与单腔式封闭容器内部的刚性输气管路(8-1)连通，同时所述气源输入接口(8)还通过供气管路(1)与外部的压力气源连通，用于向单腔式封闭容器内部施加空气压力；所述电缆插座(9)的相应接点设置有连接电测位移装置和电测气压装置的电缆(9-1)，所述电缆(9-1)包括直流电源线、位移电信号输出线、气压电信号输出线和公用地线，同时所述电缆插座(9)还通过电测电缆(2)与外部的数据处理装置连接。
2.根据权利要求1所述的电测气动式旁压试验探头，其特征在于：所述刚性金属骨架(3)的内部沿竖向轴线固定设置有中心支柱(11)，所述中心支柱(11)的上下两端分别与刚性金属骨架(3)的上下两端固定连接，每层电测位移装置由呈180°对称设置在相应支撑板(12)上的两个位移传感器构成，每个所述支撑板(12)的两端分别与刚性金属骨架(3)和中心支柱(11)固定连接，每个所述位移传感器的触杆与弹性橡胶膜(4)相接触且不产生相对位移；所述电测位移装置的所有位移传感器在水平投影圆形面上等夹角分布。
3.根据权利要求2所述的电测气动式旁压试验探头，其特征在于：所述电测位移装置分三层，即上层电测位移装置(6a)、中层电测位移装置(6b)和下层电测位移装置(6c)。
4.根据权利要求2所述的电测气动式旁压试验探头，其特征在于：所述位移传感器为容栅式位移传感器。
5.根据权利要求1所述的电测气动式旁压试验探头，其特征在于：所述电测气压装置为压感式电测压力计。
6.根据权利要求1所述的电测气动式旁压试验探头，其特征在于：所述电测气动式旁压试验探头的最大直径比待测钻孔的孔径小2-3mm。
7.根据权利要求1所述的电测气动式旁压试验探头，其特征在于：所述封盖(7)的上表面设有吊环(7-1)，用于通过与钢丝绳配合从而将所述电测气动式旁压试验探头置入待测钻孔中。
8.根据权利要求1所述的电测气动式旁压试验探头，其特征在于：所述封底(10)为倒锥台形，用于减小所述电测气动式旁压试验探头被放入钻孔过程中受到的泥浆或沉渣的阻力。
9.根据权利要求1所述的电测气动式旁压试验探头，其特征在于：所述弹性橡胶膜(4)的上下两端分别设置有上部密封卡环(4-1)和下部密封卡环(4-2)，所述上部密封卡环(4-1)和下部密封卡环(4-2)的内壁均为直径由大到小的楔形面，且均为开口大的一端靠近弹性橡胶膜(4)的重心；所述刚性金属骨架(3)的上下两端分别与封盖(7)、封底(10)形成螺纹连接；所述封盖(7)的下端面与上部密封卡环(4-1)的开口小的一端的端面接触，用于通过封盖(7)在刚性金属骨架(3)上的旋进推动上部密封卡环(4-1)向弹性橡胶膜(4)移动，从而将弹性橡胶膜(4)的上端压紧密封；所述封底(10)的上端面与下部密封卡环(4-2)的开口小的一端的端面接触，用于通过封底(10)在刚性金属骨架(3)上的旋进推动下部密封卡环(4-2)向弹性橡胶膜(4)移动，从而将弹性橡胶膜(4)的下端压紧密封。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112429268A (zh) * | 2020-11-05 | 2021-03-02 | 北京天创凯睿科技有限公司 | 一种飞机电连接器接触可靠性测试仪及其检测方法 |
| CN114593665A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-06-07 | 应急管理部国家自然灾害防治研究院 | 一种垂向钻孔应变仪室内整机标定装置 |
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