[發(fā)明專利]一種多功能數(shù)字式地震波孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611100529.6
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106759215B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉松玉;蔡國軍;鄒海峰;秦文虎
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: E02D1/00
• 分類號: E02D1/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

本發(fā)明提供的一種多功能數(shù)字式地震波孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)，包括圓錐頭(1)、孔壓過濾環(huán)(2)、側(cè)壁摩擦筒(3)、轉(zhuǎn)接頭(4)、轉(zhuǎn)接桿(5)、減摩桿(6)、探桿(7)、上位機(jī)數(shù)據(jù)采集電路板(8)、深度編碼器(9)、數(shù)據(jù)采集計算機(jī)(10)和同軸電纜(11)；同軸電纜(11)穿過減摩桿(6)、探桿(7)，其一端接轉(zhuǎn)接桿(5)中的兩條電源線和兩條信號線，另一端接上位機(jī)數(shù)據(jù)采集電路板(8)；該多功能數(shù)字式地震波孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊密合理、電路設(shè)計可靠、測試精度高、使用方便、測量效率高、測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠、重復(fù)性好，該測試系統(tǒng)為土木工程勘探實踐提供有力的測試工具。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖土工程測試領(lǐng)域，特別涉及一種地下土體工程性質(zhì)評價與工程設(shè)計參數(shù)獲取的方法，具體涉及一種新型多功能數(shù)字式地震波孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)

靜力觸探技術(shù)至今已有80多年的歷史，是指利用壓力裝置將有觸探頭的觸探桿壓入試驗土層，通過量測系統(tǒng)測試土的貫入阻力和側(cè)壁摩阻力等，可確定土的某些基本物理力學(xué)特性，如土的變形模量、土的容許承載力等。國際上現(xiàn)已廣泛應(yīng)用靜力觸探，部分或全部代替了工程勘察中的鉆探和取樣。我國于1965年首先研制成功電測靜力觸探并應(yīng)用于勘察。近幾年隨著傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了孔壓靜力觸探技術(shù)。該技術(shù)能夠同時提供地下土體的強(qiáng)度和固結(jié)滲流特征資料，已經(jīng)在國外得到了大量廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)也對孔壓靜力觸探測試技術(shù)進(jìn)行了研發(fā)，然而并未得到推廣應(yīng)用。其主要原因在于，國內(nèi)孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)普遍還存在如下問題：

1.國內(nèi)孔壓靜力觸探探頭采用雙變形柱分別獨立測量錐尖阻力和側(cè)壁摩阻力，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。且為保證測量過程中側(cè)壁摩擦筒的可活動性，通常會在側(cè)壁摩擦筒首、尾兩端留有縫隙。而貫入過程中地下土體容易進(jìn)入這些縫隙中，使得側(cè)壁摩擦筒活動性降低，阻礙了側(cè)壁摩阻力的傳遞，同時還會將圓錐頭受到的力傳遞給側(cè)壁摩擦筒，從而降低了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，工程上實踐中側(cè)壁摩阻力一般較小，不易直接被側(cè)壁摩阻力應(yīng)變片檢測到，導(dǎo)致測量結(jié)果精確性不足，這一問題在軟土中尤為顯著。

2.國內(nèi)孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)，無論采用模擬信號還是數(shù)字信號，其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都很落后，結(jié)構(gòu)設(shè)計不嚴(yán)密。采用模擬信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，信號之間互相干擾嚴(yán)重，導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確。采用數(shù)字信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一方面變形柱上的錐尖阻力應(yīng)變片和側(cè)壁摩阻力應(yīng)變片的供電和排布方式不合理，其信號并不穩(wěn)定，降低了測試結(jié)果的可靠性；另一方面，現(xiàn)有的采集系統(tǒng)將采集的數(shù)字信號直接通過電纜傳輸至上位機(jī)采集軟件中，則當(dāng)測試過程中數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)故障或信號出錯時，并不能夠準(zhǔn)確識別出這些錯誤的信號，使得測試過程中容易采集到錯誤的數(shù)據(jù)。

3.國內(nèi)孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)的深度測量方法落后，其主要原因在于普遍采用人工讀數(shù)、齒輪齒條組合或光電編碼器讀數(shù)。人工讀數(shù)方法自動化程度不高，容易受到人為因素的影響；而齒輪齒條組合方法將特定尺寸的齒輪固定在孔壓靜力觸探的貫入系統(tǒng)上，無法更換使用其他尺寸的齒輪，因此不利于調(diào)整測試系統(tǒng)的深度采樣間隔，難以滿足不同工程勘察設(shè)計的需要；光電編碼器不管在靜力觸探外部貫入系統(tǒng)上下移動時都會計數(shù)，這就要求由操作人員手動操作在向下貫入的時候打開計數(shù)開關(guān)使編碼器計數(shù)，而在向上移動時關(guān)閉計數(shù)開關(guān)使編碼器停止計數(shù)，這種方式為半自動計數(shù)方式，操作過于復(fù)雜，不夠智能化。

4.國內(nèi)外孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)均采用單個三分量檢波器，應(yīng)用的是下孔法和偽時間間隔測量原理，測量的是每隔1m深度范圍內(nèi)的剪切波速。而復(fù)雜工程的勘察需要更小深度間距范圍內(nèi)的剪切波速，采用單個三分量檢波器時需要在每個待測試點處停頓測量，費力費時，不利于提高工程勘察的效率。

綜上所述，國內(nèi)外孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)探頭結(jié)構(gòu)存在缺陷，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)落后，不僅降低了觸探試驗結(jié)果的精度，還增加了測試成本。而國外孔壓探頭價格昂貴，且出現(xiàn)故障以后維修困難，不利于國內(nèi)推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種測量效率高、結(jié)果準(zhǔn)確的一種多功能數(shù)字式地震波孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)。