CN213709465U - 一种孔压静力触探探头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种孔压静力触探探头，包括探头和摩擦套筒，摩擦套筒内部设置千斤顶缸体和千斤顶活塞，千斤顶缸体分别与探头、电动推进装置相连，摩擦套筒内壁依次设置X射线荧光分析装置、信号传输装置和信号采集装置，X射线荧光分析装置与信号采集装置相连，信号采集装置与信号传输装置相连，信号传输装置与计算机相连，存储和显示所测得数据。本实用新型结构简单、操作方便，可以测得贯入过程中的锥尖阻力、侧壁摩阻力、孔隙水压力，能够探测土壤中的污染物情况，更好地研究桩端的承载能力，实时观测探头触探过程中的环境变化。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种触探探头，具体为一种孔压静力触探探头。
背景技术
受荷桩的设计在深基坑工程中是非常重要的。伴随着地铁等城市轨道交通系统的快速发展，深大地铁基坑也越来越多，地下空间的开挖深度也越来越大，基坑工程安全和风险的控制提出了更高的要求。然而，目前对于桩基的研究还不够完善，并且大多数情况下运用半经验半理论的方法来进行桩基极限承载力的预测，关于桩基变形性状的研究也不充分，桩基理论研究的成果落后于实际工程的需求，因此有必要研发一种新型的贯入试验装置，以辅助桩的设计。
孔压静力触探技术基于传统的静态CPT技术发展而来。CPT能够直接获得随测试深度变化的锥尖阻力、侧壁摩阻力。除此之外，CPTU能够获得孔隙水压力随深度变化情况，该技术具有准确度高、测试数据多、连续测试、无需采样、快速方便、干扰小、成本低等特点。在实际工程中的应用越来越广泛，对土的分类鉴别、固结系数的确定及沉降计算应用等方面具有广泛的应用。通过在探头上安装X射线荧光分析装置，还可探测土体的污染情况。
专利申请号为202010465961.5的中国专利公开了一种用于桩基性能测试的新型孔压静力触探装置，其特征在于，包括信号装置、振弦式应变计、力传感器、千斤顶、滤波器、振弦式压力传感器、圆锥探头、释放阀、机油加注口和橡胶软管。信号装置固定于摩擦套筒内部，电缆穿过圆锥探头上部与地面处的采集系统连接；橡胶软管一端连接千斤顶的缸体，另一端从圆锥探头上部穿出与外部的加压系统相连；振弦式应变计对称地安装在摩擦套筒内壁上，力传感器固定于摩擦套筒下部两侧对称的位置；摩擦套筒下部两侧连接有两个滤波器；振弦式压力传感器安装于千斤顶的底部；圆锥探头的直杆部分装于摩擦套筒内，钢杆可上下自由移动，钢杆通过振弦式应变计与千斤顶缸体相连。可以测得贯入过程中的锥尖阻力、侧壁摩阻力、孔隙水压力，但是无法适用多种地理环境、土质的不同需求。并且，现有的触探探头大多为圆锥形，无法获知土壤中的污染物情况，无法直接观测桩周土体的变化情况。
实用新型内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型目的是提供一种结构简单、操作方便、可测得土壤中的污染物情况、贯入过程中锥尖阻力、侧壁摩阻力、孔隙水压力以及锥尖下部土体应力应变特性的孔压静力触探探头。
技术方案：本实用新型所述的一种孔压静力触探探头，包括探头和摩擦套筒，摩擦套筒内部设置千斤顶缸体和千斤顶活塞，千斤顶缸体分别与探头、电动推进装置相连，摩擦套筒内壁依次设置X射线荧光分析装置、信号传输装置和信号采集装置，X射线荧光分析装置与信号采集装置相连，信号采集装置与信号传输装置相连，信号传输装置与计算机相连，存储和显示所测得数据。
X射线荧光分析装置可用于探测土壤中的污染物情况，对复杂介质的元素组成进行无损分析，通过用X射线激发待测样本中的原子，使之产生荧光进行物质成分分析和化学形态研究的方法。该方法允许在实验室或野外条件下检测原子序数大于钾(19)的元素。X射线荧光分析装置包括电源、X射线激发器、探测器、冷却器、前置放大器和窗口，X射线激发器射出的X射线使土体激发荧光，探测器通过窗口接收荧光信号并传输到前置放大器，前置放大器与信号采集装置相连。冷却器能够给探测器降温，保证其具有足够的分辨率。
摩擦套筒内壁还对称设置振弦式应变计，振弦式应变计与信号采集装置相连。摩擦套筒内壁还对称设置线性位移传感器和力传感器，线性位移传感器和力传感器均与信号采集装置相连。线性位移传感器和力传感器均与千斤顶缸体相连。
摩擦套筒下部两侧设置两个滤波器。千斤顶缸体与探头的连接面上设置振弦式压力传感器，振弦式压力传感器与信号采集装置相连。探头为圆锥形。摩擦套筒为圆柱形。
工作原理：孔压静力触探探头将静力触探过程中的各项测量值转化为电信号，信号采集装置对电信号进行采集，并将其转化为无线电波信号；信号传输装置以无线电波的形式将数据采集装置得到的无线电波信号传送到地面；位于地面处的计算机(信号显示装置)接收无线电波信号并将其转换为数字信号，计算机显示测量过程中的数据。液压千斤顶由地面的计算机控制，可控制电动推进装置的移动，根据需要设定所需的压力值，能够提供持续稳定的液压缸体压力，压力加大后推动千斤顶活塞运动，推动圆锥探头与圆柱形的摩擦套筒分离。
有益效果：本实用新型和现有技术相比，具有如下特点：结构简单、操作方便，可以测得贯入过程中的锥尖阻力、侧壁摩阻力、孔隙水压力，能够探测土壤中的污染物情况，更好地研究桩端的承载能力，实时观测探头触探过程中的环境变化。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以说明书附图所示的方向为上、下、左、右。振弦式应变计9型号为4151型。线性位移传感器10型号为MIRAN拉杆式KTC1(LWH)。力传感器11型号为AT系列。振弦式压力传感器13型号为4500H型。
在外加荷载的作用下，静力触探探头以恒定速率贯入土体中，能够连续测得锥尖阻力、侧壁摩阻力、孔隙水压力等参数，探头到达指定的贯入深度后停止贯入。
如图1，电动推进装置5用于推动千斤顶运动，使千斤顶活塞4向下运动，推动探头1向下运动。千斤顶缸体3和千斤顶活塞4在圆柱形的摩擦套筒2内部底部，千斤顶缸体3与圆锥形的探头1的连接面上有振弦式压力传感器13，用于测量推动探头向下运动的力的值。探头1与摩擦套筒2接触连接。摩擦套筒2内壁自下而上依次有：对称设置的线性位移传感器10、力传感器11，对称设置的两个振弦式应变计9，信号采集装置8，信号采集装置7，X射线荧光分析装置6。摩擦套筒2的下部两侧有两个滤波器12，用于过滤干扰信号。X射线荧光分析装置6包括电源601、X射线激发器602、探测器603、冷却器604、前置放大器605和窗口606，X射线激发器602射出的X射线使土体激发荧光，探测器603通过窗口606接收荧光信号并传输到前置放大器605，前置放大器605与信号采集装置8相连。通过记录和分析产生的荧光的波长和强度，可以确定存在的元素及其各自的浓度。冷却器604能够给探测器603降温，保证其具有足够的分辨率。
振弦式压力传感器13、线性位移传感器10、力传感器11，振弦式应变计9、X射线荧光分析装置6的数据均转化为电信号传输给信号采集装置8，信号采集装置8再通过信号传输装置7传递给地面外设的计算机，实现对检测数据的存储与显示。振弦式应变计9测量摩擦筒侧壁摩阻力的具体方法是现有的。压力表用于测量将圆锥探头推离摩擦套筒时千斤顶内部的流体压力变化。振弦式压力传感器13用于测量和控制加压系统的荷载，以便进行固结压缩试验。
千斤顶优选为液压千斤顶，千斤顶缸体3的外径为55mm，内径为25mm，高度为160mm。千斤顶活塞4直径为25mm，行程为80mm。千斤顶承载力约为25kN，千斤顶缸体3的压力和千斤顶活塞4的位移由安装在其表面的振弦式应变计9测量。
Claims (9)
1.一种孔压静力触探探头，其特征在于：包括探头(1)和摩擦套筒(2)，所述摩擦套筒(2)内部设置千斤顶缸体(3)和千斤顶活塞(4)，所述千斤顶缸体(3)分别与探头(1)、电动推进装置(5)相连，所述摩擦套筒(2)内壁依次设置X射线荧光分析装置(6)、信号传输装置(7)和信号采集装置(8)，所述X射线荧光分析装置(6)与信号采集装置(8)相连，所述信号采集装置(8)与信号传输装置(7)相连，所述信号传输装置(7)与计算机相连。
2.根据权利要求1所述的一种孔压静力触探探头，其特征在于：所述X射线荧光分析装置(6)包括电源(601)、X射线激发器(602)、探测器(603)、冷却器(604)、前置放大器(605)和窗口(606)，所述X射线激发器(602)射出的X射线使土体激发荧光，所述探测器(603)通过窗口(606)接收荧光信号并传输到前置放大器(605)，所述前置放大器(605)与信号采集装置(8)相连，所述冷却器(604)用于给探测器(603)降温。
3.根据权利要求1所述的一种孔压静力触探探头，其特征在于：所述摩擦套筒(2)内壁还对称设置振弦式应变计(9)，所述振弦式应变计(9)与信号采集装置(8)相连。
4.根据权利要求1所述的一种孔压静力触探探头，其特征在于：所述摩擦套筒(2)内壁还对称设置线性位移传感器(10)和力传感器(11)，所述线性位移传感器(10)和力传感器(11)均与信号采集装置(8)相连。
5.根据权利要求4所述的一种孔压静力触探探头，其特征在于：所述线性位移传感器(10)和力传感器(11)均与千斤顶缸体(3)相连。
6.根据权利要求1所述的一种孔压静力触探探头，其特征在于：所述摩擦套筒(2)下部两侧设置滤波器(12)。
7.根据权利要求1所述的一种孔压静力触探探头，其特征在于：所述千斤顶缸体(3)与探头(1)的连接面上设置振弦式压力传感器(13)，所述振弦式压力传感器(13)与信号采集装置(8)相连。
8.根据权利要求1所述的一种孔压静力触探探头，其特征在于：所述探头(1)为圆锥形。
9.根据权利要求1所述的一种孔压静力触探探头，其特征在于：所述摩擦套筒(2)为圆柱形。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022364470.XU CN213709465U (zh) | 2020-10-22 | 2020-10-22 | 一种孔压静力触探探头 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022364470.XU CN213709465U (zh) | 2020-10-22 | 2020-10-22 | 一种孔压静力触探探头 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN213709465U true CN213709465U (zh) | 2021-07-16 |
Family
ID=76799933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202022364470.XU Active CN213709465U (zh) | 2020-10-22 | 2020-10-22 | 一种孔压静力触探探头 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN213709465U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115014951A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-09-06 | 华北水利水电大学 | 基于piv技术实时量测吸力的非饱和土静力触探试验装置 |
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2020
- 2020-10-22 CN CN202022364470.XU patent/CN213709465U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN115014951A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-09-06 | 华北水利水电大学 | 基于piv技术实时量测吸力的非饱和土静力触探试验装置 |
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