CN217781976U - 一种用于深层土体触探测试的渐进式变径法触探测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及土体触探技术领域，尤其是一种用于深层土体触探测试的渐进式变径法触探测试装置，包括嵌套式结构的触探杆和拼装式结构的施力装置，所述施力装置用于对所述触探杆进行施力使其压入土体。本实用新型的优点是：通过改变触探设备横截面直径的方式，减少深层高应力地基土对触探设备的摩阻力，通过不同触探杆的渐进式操作，加大触探测试深度，具有技术方案合理、创新性强、可操作性强、可有效加深触探测试深度，扩大触探测试工程适用性等优点。

Description

一种用于深层土体触探测试的渐进式变径法触探测试装置

技术领域

本实用新型涉及土体触探技术领域，尤其是一种用于深层土体触探测试的渐进式变径法触探测试装置。

背景技术

近年来，国家在开展各类型基础设施建设工作过程中，往往需要分析拟建建构筑物在建设场地所受的应力状态，经常需要测定土层的应力，触探法是经常使用的地基土应力测试方法。由于地基土应力随着深度的增加会不断加强，当触探设备进入地基土深度较深时，会出现触探设备受地基土摩擦力影响，难以压入的情况，因此深层土体触探测试深度有限，故触探法工程适用性也有限。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种用于深层土体触探测试的渐进式变径法触探测试装置，通过设计嵌套式触探杆和拼装式施力装置，并且将触探杆和施力装置均设置为变径式结构，实现深层土体的渐进式触探测试。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种用于深层土体触探测试的渐进式变径法触探测试装置，其特征在于：

包括嵌套式结构的触探杆和拼装式结构的施力装置，所述施力装置用于对所述触探杆进行施力使其压入土体；

所述触探杆由外层触探杆、内层触探杆和中心触探杆嵌套构成，其中所述中心触探杆设置在所述内层触探杆的杆体内部且所述中心触探杆可相对于所述内层触探杆伸缩，所述内层触探杆设置在所述外层触探杆的内部且所述内层触探杆可相对于所述外层触探杆伸缩，所述外层触探杆、所述内层触探杆和所述中心触探杆的顶部分别设置有顶台，所述外层触探杆的外顶台、所述内层触探杆的内顶台以及所述中心触探杆的中心顶台的尺寸逐渐减小，所述内层触探杆的底部设置有用于进行触探测试的触探装置；

所述施力装置由外顶体、内顶体和中心顶体拼装构成，其中所述中心顶体设置有顶杆，所述外顶体和所述内顶体依次嵌套在所述顶杆上，所述外顶体与所述外层触探杆的外顶台相匹配，所述内顶体与所述内层触探杆的内顶台相匹配，所述中心顶体与所述中心触探杆的中心顶台相匹配。

所述外层触探杆、所述内层触探杆和所述中心触探杆的顶部的顶台分别大于各自的杆径，所述外层触探杆的内部设置有外底台，所述内层触探杆的内部设置有内底台，所述外层触探杆的外底台与所述内层触探杆的内顶台相匹配实现对所述内层触探杆伸缩的限位，所述内层触探杆的内底台与所述中心触探杆的中心顶台相匹配实现对所述中心触探杆伸缩的限位。

所述触探装置包括传感杆、传感线和触探头，所述传感杆设置在所述内层触探杆的内部，所述传感杆通过所述传感线连接所述触探头，所述触探头设置在所述内层触探杆的底部且与开设在所述内层触探杆底部的卡槽构成卡接。

所述外层触探杆、所述内层触探杆和所述触探装置的底部组合构成锥尖状。

所述中心顶体的顶杆上设置有紧固螺纹，所述外顶体和所述内顶体分别开设有具有内螺纹的安装孔，所述安装孔嵌套在所述顶杆上并与所述紧固螺纹构成螺纹配合连接。

所述内顶体的内部设置有数据传输线，所述内顶体的底部设置有与所述触探装置的传感杆相匹配的传感槽，所述传感杆卡接在所述传感槽内。

所述外层触探杆的外顶台底部设置有应力缓冲环。

所述顶杆的顶部连接有施力器械。

本实用新型的优点是：通过改变触探设备横截面直径的方式，减少深层高应力地基土对触探设备的摩阻力，通过不同触探杆的渐进式操作，加大触探测试深度，具有技术方案合理、创新性强、可操作性强、可有效加深触探测试深度，扩大触探测试工程适用性等优点。

附图说明

图1为本实用新型中外层触探杆的结构示意图；

图2为本实用新型中内层触探杆的结构示意图；

图3为本实用新型中中心触探杆的结构示意图；

图4为本实用新型中应力缓冲环的结构示意图；

图5为本实用新型中外层触探杆、内层触探杆、中心触探杆及应力缓冲环的组装结构示意图；

图6为本实用新型中施力装置的结构示意图；

图7为本实用新型中施力装置的使用状态示意图；

图8为本实用新型的使用状态图；

图9为本实用新型中触探杆的伸出状态图；

图10为本实用新型中触探头的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-10所示，图中标记1-38分别表示为：外层触探杆1、内层触探杆2、中心触探杆3、外卡环4、外顶台5、外底台6、外掘进体7、外顶腔8、内底腔9、内卡环10、内顶台11、内底台12、内掘进体13、内顶腔14、内底腔15、中心卡环16、中心顶台17、卡槽18、传感线19、传感杆20、触探头21、卡杆22、外顶体23、内顶体24、中心顶体25、安装孔26、安装孔27、顶杆28、紧固螺纹29、传感槽30、数据传输线31、外卡台32、内卡台33、中心卡台34、卡腔35、顶腔36、施力器械37、应力缓冲环38。

实施例：如图1至图10所示，本实施例中用于深层土体触探测试的渐变式变径法触探测试装置主体分为嵌套式结构的触探杆和拼装式结构的施力装置两部分，其中触探杆用于实现深层土体的触探测试，而施力装置则用于将触探杆压入或拔出深层土体。

结合图1至图5所示，本实施例中的触探杆包括相互嵌套的外层触探杆1、内层触探杆2、中心触探杆3三层触探杆，各层触探杆可分别适应不同深度地基土对触探设备的摩阻力，同时该三层触探杆采用变径结构，其中外层触探杆1为直径最大的触探杆，中心触探杆3为直径最小的触探杆，而内层触探杆2为致敬介于外层触探杆1与中心触探杆3之间的触探杆。

具体而言，在外层触探杆1顶部形成有外卡环4，该外卡环4直径稍大于外层触探杆1的杆身直径，外卡环1与杆身接触位置变径处形成外顶台5，外层触探杆1底部为外掘进体7，外掘进体7外侧表面的由上平面至下平面直径逐步缩小，外掘进体7顶部向触探杆腔体内部凸起形成外底台6，外底台6内径与外掘进体7最底部内径相同。外层触探杆1顶部由外卡环4构建形成外顶腔8，底部由外掘进体7构建形成内底腔9。

如图2所示，内层触探杆2的整体结构构造同外层触探杆1结构构造相同，与外层触探杆1相对应的各位置分别分布有内卡环10、内顶台11、内底台12、内掘进体13、内顶腔14、内底腔15。其中，内层触探杆2的内卡环10外径与外层触探杆1的外顶台5内径与外底台6外径相当，内层触探杆2的杆身外径与外层触探杆1的内底腔9直径相当，内层触探杆2可通过外层触探杆1的外顶腔8向下移动，最终可通过内顶台11的底面卡在外底台6上，从而对内层触探杆2的移动行程进行限位。

结合图3和图10所示，中心触探杆3顶部为中心卡环16和中心顶台17，中心卡环16外径同内层触探杆3杆身内径和内底台12外径相当。中心触探杆3底部设置有向杆身顶部内陷的卡槽18，卡槽18顶部贯穿设置在其杆身内部的传感线19，传感线19的一端延伸至分布于中心卡环16内中心顶台17上的传感杆20中。卡槽18主要用于连接触探头21，触探头21顶部分布有卡杆22，可通过将卡杆22嵌入卡槽18内，实现将触探头21与中心触探杆3连接，该触探头21与传感线19的另一端构成接触式连接。中心触探杆3可通过内层触探杆2的内顶腔14内向下移动，最终可通过中心顶台17卡在内层触探杆2的内底台12上，从而对中心触探杆3的移动行程进行限位。

结合图6和图7所示，施力装置由外顶体23、内顶体24和中心顶体25拼装组成。其中，外顶体23的顶部开设有具有内螺纹的安装孔26，内顶体24的顶部开设有具有内螺纹的安装孔27。中心顶体25的外径与中心触探杆3顶部的中心卡环16内径相当，且中心顶体25内分布有与传感杆20对应的传感槽30，可通过将传感杆20嵌入传感槽30、中心顶体25同步嵌入中心卡环16内，实现中心顶体25与中心触探杆3的连接。中心顶体25顶部设置有顶杆28，顶杆28杆径略小于中心顶体25直径，且与外螺纹孔26、安装孔27内径相匹配，顶杆28靠近中心顶体25位置的外围设置有紧固螺纹29，外顶体23靠近顶部内侧分布有外卡台32，外卡台32内径与内顶体24外径相当，内顶体24靠近顶部内侧分布有内卡台33，内卡台33内径与中心顶体25外径及中心卡台34外径相当，内顶体24、外顶体23可依次通过安装孔27、安装孔26嵌入顶杆28上并通过紧固螺纹29与中心顶体25连为一体。

顶杆28内部与传感槽30顶部的内部设置数据传输线31，用于传输触探头21的测试数据。外顶体23、内顶体24、中心顶体25嵌合完毕后形成施力装置，如图7所示，施力装置底部的各卡台与各顶体间形成卡腔35，当外层触探杆1、内层触探杆2、中心触探杆3组合构成图5所示的置于同一水平面时，外卡环4、内卡环10与中心卡环16间形成顶腔36，施力装置的各顶体可嵌入顶腔36中，触探设备的各卡环可同步嵌入卡腔35中，施力装置与触探杆的该种嵌合方式，可增强设备间的嵌合强度，从而保证触探杆在压入时的稳定性和垂直度，进而提高触探测试的测试精度。

同时，如图5所示，外层触探杆1底部的外掘进体7、内层触探杆2底部的内掘进体13和触探头21组合形成锥形体，使各触探杆及底部的触探头21可同步受力压入土层，并进一步便于将触探头21压入深层土体之中。

如图7所示，顶杆28与位于地表的施力器械37连接，当外顶体23、内顶体24均与中心顶体25嵌合时，可实现对整个触探设备的施力操作。当将外顶体23移出顶杆28时，可实现对内层触探杆2和中心触探杆3的施力操作。当将内顶体24移出顶杆28时，可实现对中心触探杆3的施力操作，在整个测试过程中，外掘进体7和内掘进体13依次随着外层触探杆1与内层触探杆2同步位移，触探头21跟随中心触探杆3同步位移。当外掘进体7、内掘进体13依次分离后，可分别环绕在内层触探杆2外靠近内卡环10下方、中心触探杆3外靠近中心卡环16下方，当设备抽离时，可除去触探杆外壁粘结的土体，避免土体进入触探杆的内部而造成的杆体堵塞，并便于再次使用。

为减少触探设备进入地基土时的土体阻力，在外层触探杆1上设置有应力缓冲环38，该应力缓冲环38可嵌入外层触探杆1外靠近外卡环4下方。

本实施例的测试方法如下：

（1）将外层触探杆1、内层触探杆2、中心触探杆3依次嵌套，并保持在同一水平面内，形成嵌套式结构的触探杆，如图5所示。

（2）将外顶体23、内顶体24分别通过外螺纹孔26、安装孔27嵌入顶杆28，并最终嵌入紧固螺纹29上，从而使外顶体23、内顶体24和中心顶体25拼装构成施力装置，如图7所示。

（3）如图8所示，统一移动施力装置，使得内卡环10、中心卡环16分别与卡腔35对应，外顶体23、内顶体24分别与各卡环形成的顶腔36对应，中心顶体25与中心卡环16形成的腔体对应，如图8所示。

（4）以紧固螺纹29螺纹方向的反向转动施力装置，使得施力装置嵌入触探杆之中，中心触探杆3的传感杆20同步嵌入到中心顶体34的传感槽30中。

（5）将应力缓冲环38通过触探杆底部向上移动，嵌入外层触探杆1顶部的外卡环4底部区域。

（6）通过施力器械37，对顶杆28施加向下压力，将外侧触探杆1、内层触探杆2、中心触探杆3整体下移，并实时采集通过触探头21测得的触探数据。

（7）当步骤（6）操作至一定深度且无法继续下移时，取出外顶体23解除其与顶杆28之间的螺纹连接，内顶体24与中心顶体25位置保持不变。

（8）结合图8和图9所示，继续通过施力器械37对顶杆28施加压力，外层触探杆1位置维持不变，内层触探杆2和中心触探杆3继续下移，继续采集触探头21测得的触探数据。

（9）当内层触探杆2卡入外底台6上时，取出内顶体24解除其与顶杆28之间的螺纹连接，中心顶体25位置保持不变。

（10）继续通过施力器械37对顶杆28施加压力，内层触探杆2位置保持不变，中心触探杆3在中心顶体25的作用下继续下移，继续采集触探头21采集的数据。

（11）当测试完毕后，先通过施力器械37对顶杆施加拉力，将中心触探杆3向上移动，杆侧壁的泥土则被内掘进体13刮除干净。

（12）当中心触探杆3向上移动到位后，将内顶体24嵌入顶杆28上的紧固螺纹29上，后通过施力器械37将内层触探杆2进行上移，杆侧壁的泥土被外掘进体7刮除干净。

（13）当外层触探杆1向上移动到位后，将外顶体23嵌入顶杆28上的紧固螺纹29上，后通过施力器械37将外层触探杆1进行上移，直至将整个触探杆移出土中。

本实施例在具体实施时：顶杆28长度可根据现场应用需要进行调整。外层触探杆1、内层触探杆2、中心触探杆3在除去外卡环4、内卡环10和中心卡环16后的杆身部分，可根据需要进行加长或缩短处理。顶杆28的紧固螺纹29部分可受施力器械远程控制，并进一步通过在外顶体23和内顶体24上配置旋转电机等装置使外顶体23、内顶体24可实现在顶杆28上自动的嵌入或嵌离。

除了本实施例所采用的外层触探杆1、内层触探杆2和中心触探杆3的三层结构之外，可根据土体的触探深度要求，也可采用四层或四层以上的结构并且配置相对应数量的施力顶体，从而进一步提高触探杆的触探深度。

虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。

Claims (8)

1.一种用于深层土体触探测试的渐进式变径法触探测试装置，其特征在于：

包括嵌套式结构的触探杆和拼装式结构的施力装置，所述施力装置用于对所述触探杆进行施力使其压入土体；

所述触探杆由外层触探杆、内层触探杆和中心触探杆嵌套构成，其中所述中心触探杆设置在所述内层触探杆的杆体内部且所述中心触探杆可相对于所述内层触探杆伸缩，所述内层触探杆设置在所述外层触探杆的内部且所述内层触探杆可相对于所述外层触探杆伸缩，所述外层触探杆、所述内层触探杆和所述中心触探杆的顶部分别设置有顶台，所述外层触探杆的外顶台、所述内层触探杆的内顶台以及所述中心触探杆的中心顶台的尺寸逐渐减小，所述内层触探杆的底部设置有用于进行触探测试的触探装置；

所述施力装置由外顶体、内顶体和中心顶体拼装构成，其中所述中心顶体设置有顶杆，所述外顶体和所述内顶体依次嵌套在所述顶杆上，所述外顶体与所述外层触探杆的外顶台相匹配，所述内顶体与所述内层触探杆的内顶台相匹配，所述中心顶体与所述中心触探杆的中心顶台相匹配。

2.根据权利要求1所述的一种用于深层土体触探测试的渐进式变径法触探测试装置，其特征在于：所述外层触探杆、所述内层触探杆和所述中心触探杆的顶部的顶台分别大于各自的杆径，所述外层触探杆的内部设置有外底台，所述内层触探杆的内部设置有内底台，所述外层触探杆的外底台与所述内层触探杆的内顶台相匹配实现对所述内层触探杆伸缩的限位，所述内层触探杆的内底台与所述中心触探杆的中心顶台相匹配实现对所述中心触探杆伸缩的限位。

3.根据权利要求1所述的一种用于深层土体触探测试的渐进式变径法触探测试装置，其特征在于：所述触探装置包括传感杆、传感线和触探头，所述传感杆设置在所述内层触探杆的内部，所述传感杆通过所述传感线连接所述触探头，所述触探头设置在所述内层触探杆的底部且与开设在所述内层触探杆底部的卡槽构成卡接。

4.根据权利要求1所述的一种用于深层土体触探测试的渐进式变径法触探测试装置，其特征在于：所述外层触探杆、所述内层触探杆和所述触探装置的底部组合构成锥尖状。

5.根据权利要求1所述的一种用于深层土体触探测试的渐进式变径法触探测试装置，其特征在于：所述中心顶体的顶杆上设置有紧固螺纹，所述外顶体和所述内顶体分别开设有具有内螺纹的安装孔，所述安装孔嵌套在所述顶杆上并与所述紧固螺纹构成螺纹配合连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于深层土体触探测试的渐进式变径法触探测试装置，其特征在于：所述内顶体的内部设置有数据传输线，所述内顶体的底部设置有与所述触探装置的传感杆相匹配的传感槽，所述传感杆卡接在所述传感槽内。

7.根据权利要求1所述的一种用于深层土体触探测试的渐进式变径法触探测试装置，其特征在于：所述外层触探杆的外顶台底部设置有应力缓冲环。

8.根据权利要求1所述的一种用于深层土体触探测试的渐进式变径法触探测试装置，其特征在于：所述顶杆的顶部连接有施力器械。

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