CN220414189U - 测量地基承载度的触探仪结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及测量地基承载度的触探仪结构，包括竖筒、探测杆、击锤、扶正引导器；竖筒的下端竖直地装在基座A上，其内部的上方、下方分别放有探测杆和击锤；探测杆和击锤的外柱面周向设有多个扶正引导器，且扶正引导器与竖筒的内壁弹性接触，能引导相应部件沿竖筒的轴线竖直向下动作；击锤经拉绳吊起；探测杆上具有刻度，竖筒上具有透明窗和指示线；当拉绳释放时击锤击打在探测杆的顶部，通过观察指示线和刻度的对齐从而获知下降的深度，通过计数器获知击打下降固定深度所需的击打次数。本实用新型达到的有益效果是：保证了探测杆是沿竖向插入地基内的，提高了测量的精度；结构简单、成本低；扶正引导器通过简单结构，起到的扶正效果好。

Description

测量地基承载度的触探仪结构

技术领域

本实用新型涉及地基检测设备技术领域，特别是测量地基承载度的触探仪结构。

背景技术

触探仪是一种检测地基承载力的工具，一般分为静力触探仪、动力触探仪。

静力触探仪，是用准静力(相对动力触探而言，没有或很少冲击荷载)将一个内部装有传感器的触探头以匀速压入土中，由于地层中各种土的软硬不同，探头所受的阻力自然也不一样，传感器将这种大小不同的贯入阻力通过电信号输入到记录仪表中记录下来，再通过贯入阻力与土的工程地质特征之间的定性关系和统计相关关系，来实现取得土层剖面、提供浅基承载力、选择桩端持力层和预估单桩承载力等工程地质勘察目的。

动力触探仪，简称动探，也称为圆锥动力触探DPT，是利用一定质量的重锤，将与探杆相连接的标准规格的探头打入土中，根据探头贯入土中10cm或30cm时(其中N10为每30cm记一次数，N63.5和N120为每10cm记一次数)所需要的锤击数，判断土的力学特性。试验的探头为锥尖状，试验时记录重锤锤击后探头进入特定土层深度时的锤击数N作为探测指标。

目前的动力触探仪(参考CN215801518U专利)，包括探触杆，探触杆的下端具有探头，其中部设有受力环台，其中上部套有能滑动的击锤，通过击锤在设定高度落下后击打在受力环台上实现测量。存在的缺点是：(1)在锤击的过程中，需要人为将探触杆扶稳，不能保证探触杆始终处于竖直方向，从而影响测量；(2)需要人为计数锤击了多少次，存在计数错误的情形。

基于此，设计一新型的触探仪，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供测量地基承载度的触探仪结构，解决了锤击过程中探测杆无法保持竖向的问题，还解决了技术不方便且易出错的问题。

需要说明的是，目前需要手扶稳的的动力触探仪(参考CN215801518U专利)，人在扶稳时无法保证探触杆处于竖直状态，那么在测量过程中对探触杆产生的锤击力很可能是倾斜的力，导致探触杆倾斜地插入地基中；而且人在辅稳时，每次扶稳时的角度也存在偏差。而需要测量的是，竖直向下锤击时对应的参数。因此实际测量的参数与需要测量的参数之间可能存在误差。

基于此，本实用新型通过相应的结构设计，来保证锤击时是竖向施力，从而让探测杆竖向地插入地基内，从而提高测量精度。

本实用新型至少一公开实施例提供了一种用于测量地基承载度的触探仪结构，其包括竖筒、探测杆、击锤、扶正引导器；所述竖筒的下端竖直地装在基座A上，其内部的上方、下方分别放有探测杆和击锤；所述探测杆和击锤的外柱面周向设有多个扶正引导器，且扶正引导器与竖筒的内壁弹性接触，能引导相应部件沿竖筒的轴线竖直向下动作；所述击锤经拉绳吊起；所述探测杆上具有刻度，竖筒上具有透明窗和指示线；当拉绳释放时击锤击打在探测杆的顶部，通过观察指示线和刻度的对齐从而获知下降的深度，通过计数器获知击打下降固定深度所需的击打次数。

即竖筒通过基座A竖直设置；并通过扶正引导器将探测杆、击锤设置于与竖筒内，让击锤能沿竖筒的轴线向下自由落体运动，而探测杆也被限定在竖筒的轴线处，这样就能保证击锤给探测杆施加的是竖向的力；此外，当击锤与探测杆产生锤击时，即便存在微弱的水平方向的，也通过竖筒来消除掉。这样，就能让击锤良好地对探测杆施加竖向的力，从而让探测杆竖向地插入地基中；通过测定插入固定深度所锤击的次数，来反应地基的承载度。

例如，根据本公开实施例，所述击锤的底部设置有压力传感器，压力传感器与外置的计数器电连接。即通过计量产生压力的次数，从而自动滑动锤击的次数，避免人为计数，从而避免计数错误的情形。

例如，根据本公开实施例，所述扶正引导器包括上斜杆、下斜杆和拉伸弹簧A；所述上斜杆的内端铰接在击锤/探测杆柱面上，其外端向上倾斜且该端装有滚轮；所述下斜杆的内端铰接在击锤/探测杆柱面上，其外端向下倾斜且该端装有相应的滚轮；所述上斜杆和下斜杆的中部还通过拉伸弹簧A相连。一方面，该结构的扶正引导器能及时纠正击锤/探测杆的位置(让其处于竖筒的轴线)；另一方面，万一产生了斜向的力，从而产生水平方向的分力，由于击锤/探测杆与竖筒为柔性接触，能削弱水平分力产生对竖筒的位置产生严重影响。

例如，根据本公开实施例，所述竖筒的四周还设将其斜支撑的支撑架机构。达到进一步削弱水平分力对竖筒的位置所产生的不利影响。

例如，所述支撑架机构包括套筒、撑杆；所述套筒套在竖筒上，其柱面焊接固定有齿轮部A；所述撑杆的一端具有齿轮部B而另一端铰接在基座B上；当撑杆处于倾斜状态且齿轮部A和齿轮B啮合时，撑杆经套筒将竖筒支撑；所述撑杆的中部还经拉绳弹簧B与基座A相连；所述撑杆在齿轮部B处还具有把手，经把手转动撑杆从而让齿轮部A与齿轮B接触啮合。需要说明的是，套筒能调节上下高度，且始终位于需要锤击处的高度位置。

例如，所述齿轮部A和齿轮部B均具有与齿轮的齿周向分布相似的齿结构。

例如，所述基座B上还放置有自锁驱动电机，拉绳绕设在自锁驱动电机的输出轴上。自锁驱动电机一方面经拉绳将击锤拉起，另一方面将基座B压住。

例如，根据本公开实施例，所述拉绳的数量有多根，多根拉绳成对设置且以竖筒的轴线为中心线对称。保证击锤沿竖筒的轴线位置被提起。

例如，根据本公开实施例，所述竖筒的的顶部具有安装座，安装座上具有滚轮，拉绳经滑轮引出；所述安装座的下部具有夹持槽，夹持槽卡设在竖筒上且经相应的螺栓锁紧固定。

对本实用新型的大致工作过程进行说明：(1)让竖筒处于竖直状态，通过自锁驱动电机经多根拉绳带动击锤沿竖筒轴线向上移动，当移动到设定高度后，自锁驱动电机松开；(2)击锤在扶正引导器的作用下，沿竖筒的轴线向下掉落，最终击打在同样处于轴线位置的探测杆顶端，探测杆插入地基内；在击打的过程中，击打若产生斜向的力，则斜向的水平分力通过扶正引导器传递给竖筒，竖筒通过支撑架机构进行固定；(3)通过竖筒上的观察窗(例如沿柱面开有长槽)，通过观察指示线指在刻度线的位置，知道击打后插入的深度；(4)然后再通过自锁驱动电机将击锤提起，然后再释放击锤，进行第二次击打；通过击打至设定的深度时(例如最开始指示线指在10cm刻度线处，设定的深度为30cmm，那么指示线指在40cm处时说明击打至设定深度)，然后通过计数器获得锤击的次数。

本实用新型主要具有以下优点：

(1)保证了探测杆是沿竖向插入地基内的，提高了测量的精度；

传统的动力触探仪因为是通过扶稳的，在锤击的过程中相应的探触杆无法保证良好的竖直状态，例如有可能时而向东偏斜2°时而向西偏斜2°，这样还会导致地基的地层出现松动；而工艺要求是沿竖向锤击插入，然后测量插入至固定深度时锤击的次数；故传统的结构以及测量方式，容易出现测量误差；

本方案中，通过设置竖筒和扶正引导器，让探测杆处于竖筒的轴线位置，并且让击锤沿竖筒轴线向下掉落，这样当击锤和探测杆的顶端接触时，产生的是主要是竖直向下的力，从而保证探测杆是竖直向下地插入地基中的；

当然，在锤击过程中，无法保证锤击的力肯定竖直向下，可能会在水平方向存在微弱的分力，本方案则通过扶正引导器将水平方向上的分离传递给竖筒进行消除，从而避免探测杆手受到水平分力而发生倾斜；竖筒在受到水平分力作用时，势必有一定晃动，但是由于扶正引导器与竖筒是柔性接触的，因此晃动较小；此外，还通过支撑架机构来消除竖筒的晃动；

(2)结构简单、成本低；

本方案相比于传统的动力触探仪，额外引入了电机、计数器以及扶正引导器的制备成本低，相应的购买或设计成本都较低；

(3)扶正引导器通过简单结构，实现相应部件的位置纠正以及力的传递，所起到的扶正效果好；

对于探测杆/击锤而言，要保证处于竖筒的轴线位置(即探测杆/击锤与竖筒的轴线重合)；本方案中，上斜杆和下斜杆通过拉绳弹簧A相连，若探测杆/击锤产生倾斜，在拉绳弹簧A作用下，能让上斜杆与探测杆/击锤的柱面的夹角、与下斜杆与探测杆/击锤的柱面的夹角始终大小一致，进而保证实现了探测杆/击锤处于竖筒的轴线位置(即通过同一个弹簧来保证该角度；一般容易设计出的结构是让上斜杆通过一根弹簧与探测杆/击锤的柱面相连，让上斜杆通过另一根弹簧与探测杆/击锤的柱面相连，那么在使用过程中，两根弹簧的弹性系数可能会发生改变，于是就无法起到良好扶正的效果)。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为击锤和探测杆通过相应扶正引导器设置在竖筒内的结构示意图；

图3为安装座设在竖筒上的结构示意图；

图4为加设支撑机构后的结构示意图；

图中：1-竖筒，2-探测杆，3-击锤，4-基座A，5-拉绳，6-正方转驱动电机；

10-扶正引导器，11-上斜杆，12-下斜杆，13-拉伸弹簧A，14-滚轮；

20-支撑架机构，21-套筒，2101-齿轮部A，22-撑杆，2201-齿轮部B，23-基座B，24-拉伸弹簧B；

30-安装座，31-滑轮。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

本实施例通过将探测杆2、击锤3设置在竖筒1，并通过扶正引导器10来保证探测杆2、击锤3处于竖筒1的轴线位置；通过扶正引导器10和竖筒1的作用，来消除锤击时的水平分力；最终让探测杆2沿竖直方向插入地基中，从而提高测量精度。

示例性地，参考图1和图2所示，测量地基承载度的触探仪结构，包括竖筒1、探测杆2、击锤3、扶正引导器10；竖筒1的下端竖直地装在基座A4上，其内部的上方、下方分别放有探测杆2和击锤3；探测杆2和击锤3的外柱面周向设有多个扶正引导器10，且扶正引导器10与竖筒1的内壁弹性接触，能引导相应部件沿竖筒1的轴线竖直向下动作；击锤3经拉绳5吊起；探测杆2上具有刻度，竖筒1上具有透明窗和指示线；当拉绳5释放时击锤3击打在探测杆2的顶部，通过观察指示线和刻度的对齐从而获知下降的深度，通过计数器获知击打下降固定深度所需的击打次数。

通过基座A4将竖筒1竖直安装(基座A4可以选择堆放多个)；通过扶正引导器10将探测杆2、击锤3设置于与竖筒1内，让击锤3能沿竖筒1的轴线向下自由落体运动，而探测杆2也被限定在竖筒1的轴线处，这样就能保证击锤3给探测杆2施加的是竖向的力；在实际测量过程中，击锤3与探测杆2产生锤击时势必会产生水平方向的分力，但由于击锤3和探测杆2的位置已经与竖筒1处于同一轴线上了，因此所产生的水平分力很微弱，该微弱的水平分力通过扶正引导器10传递至竖筒1，然后通过竖筒1来消除掉该水平分力。这样，就能让击锤3良好地对探测杆2施加竖向的力，从而让探测杆2竖向地插入地基中；通过测定插入固定深度所锤击的次数，来反应地基的承载度。

例如，为了便于方便技术，减少人为技术的误差。在击锤3的底部设置有压力传感器，压力传感器与外置的计数器电连接。压力传感器的线缆处于拉绳5的中心，该线缆最终与计数器电连接。(相应的技术原理是非常常规的，例如击打一次后，产生脉冲电压，计数器通过计量脉冲电压次数从而实现测量)

例如，参考图2，还对扶正引导器10进行了优选设计。具体来说，扶正引导器10包括上斜杆11、下斜杆12和拉伸弹簧A13；上斜杆11的内端铰接在击锤3/探测杆2柱面上，其外端向上倾斜且该端装有滚轮14；下斜杆12的内端铰接在击锤3/探测杆2柱面上，其外端向下倾斜且该端装有相应的滚轮14；上斜杆11和下斜杆12的中部还通过拉伸弹簧A13相连；

该扶正引导器10的结构具有优异的扶正效果；具体来说，对于探测杆2/击锤3而言，要保证处于竖筒1的轴线位置(即探测杆2/击锤3与竖筒1的轴线重合)；本方案中，上斜杆11和下斜杆12通过拉绳弹簧A13相连，若探测杆2/击锤3产生倾斜，在拉绳弹簧A13作用下，能让上斜杆11与探测杆2/击锤3的柱面的夹角、与下斜杆12与探测杆2/击锤3的柱面的夹角始终大小一致，进而保证实现了探测杆2/击锤3处于竖筒1的轴线位置(即通过同一个弹簧来保证该角度；一般容易设计出的结构是让上斜杆通过一根弹簧与探测杆/击锤的柱面相连，让上斜杆通过另一根弹簧与探测杆/击锤的柱面相连，那么在使用过程中，两根弹簧的弹性系数可能会发生改变，于是就无法起到良好扶正的效果)；

此外，纠正击锤3/探测杆2通过扶正引导器10与竖筒1的内壁接触时，击锤3/探测杆2与竖筒1是柔性接触的，这样即便击锤3/探测杆2产生微弱的水平分力，那么传递至竖筒1时，相比于刚性接触的方式，也不容易导致竖筒1晃动。

例如，参考图3，为了进一步避免竖筒1晃动，在竖筒1的四周还设将其斜支撑的支撑架机构20；

具体来说，支撑架机构20包括套筒21、撑杆22；套筒21套在竖筒1上，其柱面焊接固定有齿轮部A2101；撑杆22的一端具有齿轮部B2202而另一端铰接在基座B23上；当撑杆22处于倾斜状态且齿轮部A2101和齿轮B2201啮合时，撑杆22经套筒21将竖筒1支撑；撑杆22的中部还经拉绳弹簧B24与基座A4相连；撑杆22在齿轮部B2201处还具有把手，经把手转动撑杆22从而让齿轮部A2101与齿轮B2201接触啮合；

并且，齿轮部A2101和齿轮部B2201均具有与齿轮的齿周向分布相似的齿结构；

并且，基座B23上还放置有自锁驱动电机6，拉绳5绕设在自锁驱动电机6的输出轴上；

当进行支撑时，调节套筒21的上下高度，让套筒21始终处于锤击处的高度位置(利于提供良好的支撑)；然后通过把手转动，让齿轮部A2101与齿轮B2201接触啮合，实现了撑杆22的上端抵在套筒21上；此外，撑杆22的下端抵在基座B23上，通过自锁驱动电机6将基座B23压紧，并且撑杆22在拉绳弹簧B24的作用下向下压；

需要说明的是，套筒21和撑杆22通过齿轮部A2101与齿轮B2201接触啮合抵住的方式，还有额外的效果；当套筒21下降得足够多时，必须要挪动基座B23的位置(当挪动基座B23上，也要保证击锤3从同样的高度处向下掉落，也可以设置另外的指示线)，然后才能实现撑杆22的支撑；但是若套筒21下降的位置并不多时，若要保证套筒21的中部始终处于击打位置同等高度，保证支撑效果，则无需挪动基座B23也能实现，只需要齿轮部A2101与齿轮B2201不同位置的齿的啮合即可，非常简单方便。

例如，为了观察击锤3掉落之前的固定高度、以及观察探测杆2插入的深度，在竖筒1上的壁上沿竖直方向开有槽，在该槽的上部刻有指示击锤3高度的指示线，在该槽的下部刻有指示探测杆2位置的指示线。当然，整个槽沿竖直方向，均具刻有指示线(相当于刻度)，通过指示线获知击锤3在竖筒1的高度位置(让击锤3的底面与相应指示齐平)，通过指示线和刻度线获知探测杆2在竖筒1的高度位置。

例如，参考图1和图4，为了保证击锤3能沿竖筒1轴线被拉起，拉绳5的数量有多根，多根拉绳5成对设置且以竖筒1的轴线为中心线对称。

例如，参考图3，在竖筒1的的顶部具有安装座30，安装座30上具有滚轮，拉绳5经滑轮31引出；安装座30的下部具有夹持槽，夹持槽卡设在竖筒1上且经相应的螺栓锁紧固定。

需要说明的是，本实用新型是将探测杆2的顶端作为受力处。当然也可以延长探测杆2的长度，让探测杆2伸出竖筒1外，在探测杆2的中部设置相应的环形台即可；在击锤3上开有供探测杆2伸出的中心孔，该中心孔孔径大于探测杆2的直径，让击锤3在掉落过程中不与探测杆2的杆柱面接触。

需要说明的的是，击锤3能够更换成不同重量的型号，更换时需要取下安装座30，然后从顶部更换。

上述实施例仅表达了较为优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.测量地基承载度的触探仪结构，其特征在于：包括竖筒(1)、探测杆(2)、击锤(3)、扶正引导器(10)；

所述竖筒(1)的下端竖直地装在基座A(4)上，其内部的上方、下方分别放有探测杆(2)和击锤(3)；

所述探测杆(2)和击锤(3)的外柱面周向设有多个扶正引导器(10)，且扶正引导器(10)与竖筒(1)的内壁弹性接触，能引导相应部件沿竖筒(1)的轴线竖直向下动作；

所述击锤(3)经拉绳(5)吊起；所述探测杆(2)上具有刻度，竖筒(1)上具有透明窗和指示线；

当拉绳(5)释放时击锤(3)击打在探测杆(2)的顶部，通过观察指示线和刻度的对齐从而获知下降的深度，通过计数器获知击打下降固定深度所需的击打次数。

2.根据权利要求1所述的测量地基承载度的触探仪结构，其特征在于：所述击锤(3)的底部设置有压力传感器，压力传感器与外置的计数器电连接。

3.根据权利要求1所述的测量地基承载度的触探仪结构，其特征在于：所述扶正引导器(10)包括上斜杆(11)、下斜杆(12)和拉伸弹簧A(13)；

所述上斜杆(11)的内端铰接在击锤(3)/探测杆(2)柱面上，其外端向上倾斜且该端装有滚轮(14)；所述下斜杆(12)的内端铰接在击锤(3)/探测杆(2)柱面上，其外端向下倾斜且该端装有相应的滚轮(14)；

所述上斜杆(11)和下斜杆(12)的中部还通过拉伸弹簧A(13)相连。

4.根据权利要求1所述的测量地基承载度的触探仪结构，其特征在于：所述竖筒(1)的四周还设将其斜支撑的支撑架机构(20)。

5.根据权利要求4所述的测量地基承载度的触探仪结构，其特征在于：所述支撑架机构(20)包括套筒(21)、撑杆(22)；

所述套筒(21)套在竖筒(1)上，其柱面焊接固定有齿轮部A(2101)；所述撑杆(22)的一端具有齿轮部B(2202)而另一端铰接在基座B(23)上；当撑杆(22)处于倾斜状态且齿轮部A(2101)和齿轮部B(2202)啮合时，撑杆(22)经套筒(21)将竖筒(1)支撑；

所述撑杆(22)的中部还经拉绳弹簧B(24)与基座A(4)相连；

所述撑杆(22)在齿轮部B(2202)处还具有把手，经把手转动撑杆(22)从而让齿轮部A(2101)与齿轮部B(2202)接触啮合。

6.根据权利要求5所述的测量地基承载度的触探仪结构，其特征在于：所述齿轮部A(2101)和齿轮部B(2202)均具有与齿轮的齿周向分布相似的齿结构。

7.根据权利要求6所述的测量地基承载度的触探仪结构，其特征在于：所述基座B(23)上还放置有自锁驱动电机(6)，拉绳(5)绕设在自锁驱动电机(6)的输出轴上。

8.根据权利要求1所述的测量地基承载度的触探仪结构，其特征在于：所述拉绳(5)的数量有多根，多根拉绳(5)成对设置且以竖筒(1)的轴线为中心线对称。

9.根据权利要求1所述的测量地基承载度的触探仪结构，其特征在于：所述竖筒(1)的顶部具有安装座(30)，安装座(30)上具有滚轮，拉绳(5)经滑轮(31)引出；

所述安装座(30)的下部具有夹持槽，夹持槽卡设在竖筒(1)上且经相应的螺栓锁紧固定。