[发明专利]一种高效两用超微型贯入探头装置

说明书

技术领域

本发明涉及岩土力学与工程领域，更具体的涉及一种高效两用超微型贯入探头装置。适用但不限于研究各种类型的软土的结构性、超软淤泥土固结与固化过程、非饱和红黏土、膨胀土等特殊土等的工程力学特性。

背景技术

一般认为，细粒土是由不同大小的团聚体组成，团聚体的大小、形状、内部结构和强度在一定程度上决定了细粒土的力学性质和工程性质，为了解和掌握非饱和土中团聚体的分布和强度，国内外学者开展了一些研究，超微型贯入仪是一种通过探针阻力测试材料内部结构状态的测试仪器,已广泛用于不同学科的研究及测试活动中,是土力学及建筑科学、农业土壤学等研究的关键测试手段之一。但不管是超微型贯入仪或者是以质构仪为基础的微型贯入仪，都存在以下缺点：（1）目前的超微型贯入仪探头采用的单根探针，每次贯入只可以获得当前贯入位置的一组贯入阻力和深度的数据，如果要获得整个土体的贯入曲线，需要十几次甚至几十次的贯入，效率低下；（2）由于超微型贯入仪探头需要多次贯入，导致土体表面含水率变化，从而影响超微型贯入结果的准确性；（3）目前的超微型贯入仪探头只能通过贯入阻力获得竖直方向的贯入阻力曲线，再通过贯入阻力对团聚体力学特征进行评价，其评价方式比较单一。

为了克服上述3个主要缺点和不足，有必要设计一种高效两用超微型贯入复合探头装置，提高贯入效率，避免多次贯入，总体贯入时间短，且不局限于贯入阻力作为唯一的评价方式。

发明内容

本发明的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种高效两用超微型贯入探头装置。其单次贯入就能得到多个贯入阻力数据，避免多次贯入，总体贯入时间短，避免表面水分散失而影响测试精度的问题，且能提供电阻率因子作为辅助评判团聚体物理特性方式的装置，该装置设计结构简单、操作简便、稳定性好、各组构件经久耐用，不易耗损，实用性强，并可根据土体含水率状态配置多种直径的探针，以及配置圆形或方形等多种外形的压块以适应待测土样的多个形状的问题，操作简便易行，显著提高贯入效率，灵活度和适应性强，还可综合评价团聚体物理力学性质，具有广泛的应用前景。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种高效两用超微型贯入探头装置，包括多通道数据采集仪，还包括通过钢制U形夹具固定的上压块和下压块，上压块和下压块之间设置有电导线束槽，下压块的底部设置有开口朝下的孔槽，孔槽的槽底设置有微型压力传感器，微型压力传感器通过导电胶与设置在孔槽内的金属探针的一端连接，微型压力传感器的导线穿过电导线束槽与多通道数据采集仪连接。

如上所述的金属探针包括圆锥形探头和圆柱形探针杆，圆柱形探针杆的一端设置在孔槽内。

如上所述的圆柱形探针杆的直径小于圆锥形探头的最大横截面直径。

一种高效两用超微型贯入探头装置，还包括直流电源控制箱，直流电源控制箱包括电流计、电压计、直流电源和电极转换器，

直流电源，用于提供直流电压；

电极转换器，用于将直流电源的直流电压切换加载在不同的相邻金属探针对上；

电流计，用于测量当前相邻金属探针对加载直流电压时，当前相邻金属探针对所在回路的电流；

电压计，用于测量当前相邻金属探针对加载直流电压时，当前相邻金属探针对之间电压。

如上所述的上压块的周边的厚度小于上压块中间的厚度，上压块的中间部分为平面且开设有预留螺栓孔。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

（1）采用复合探头装置，其特点是复合探头具有多种直径和数量的刚性探针，每种探针都具有独立的拉压力传感器，只需贯入一次即可获得整个土体的贯入阻力曲线；上述复合探头还可布置多种密度探针，且探针具有多种直径，可以满足多尺度团聚体的测试；

（2）由于一次贯入即可获得多点的贯入阻力曲线，因此，土体表面的含水率损失可以忽略，试验的结果更加准确；

（3）在超微型贯入试验过程中，探针可以测试土体的电阻率，采用以贯入阻力和电阻率因子相结合的综合评价方式，结果更加可靠与精确。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构顶部视图；

图3为本发明的结构底部视图；

图4为电源控制箱内部电路图

图5为贯入应力-贯入深度-电阻率关系图。