[发明专利]一种自动考虑能量修正及动态响应的动力贯入仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动考虑能量修正及动态响应的动力贯入仪，属于岩土工程领域中原位测试领域中一种动力触探设备。

背景技术

动力触探试验是应用在岩土工程勘察中的一种原位测试手段，它是利用一定质量的落锤，以一定高度的自由落距将标准规格的圆锥探头打入土层中，根据探头贯入的难易程度来判定土层的性质。由动力触探试验的基本原理可知，动探试验的关键问题就是探杆受到落锤冲击后探杆内的轴向冲击力和锤击能的传递、转换规律。现有的动态贯入试验如标贯试验(SPT)、动力触探(DCP)贯入机理和设计理论仍有许多含混不清之处，理论远远落后于实践，对锥尖动力响应的评价、锤击能转换研究甚少，这样造成能量的浪费，对于硬土场地的勘察，不能有效地检测贯入硬土层的性质。

室内试验方法依赖于取样技术，因此受到取样扰动和尺寸效应的影响，给出的勘察设计参数可靠性不强。所测土体的物理力学性质指标往往不能代表土层的原始状态指标，大大降低了土体参数的工程应用价值。

本发明基于常规的动力触探设备，提出了一种自动考虑能量修正及动态响应的动力贯入仪，能够准确地检测贯入硬土层土体的性质，也可以定量计算锥尖能量的转移，实现能量的自动修正，评价锥尖贯入过程中的动态响应，可全面准确地认识贯入硬层土体的刚度特性，通过优化设计减小了锤击能的浪费，有效缩短了硬土层地质勘查评价周期。

发明内容

技术问题：本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是提供一种自动考虑能量修正及动态响应的动力贯入仪。

技术方案：本发明的一种自动考虑能量修正及动态响应的动力贯入仪包括从上至下顺序为落锤、稳定尾翼、探杆；其中，探杆上端与稳定尾翼相连，在探杆上端内壁对称安装第三应变计，稳定尾翼下端对称设有第二加速度传感器，探杆的最下端为锥尖，在锥尖上部的探杆内设有第一加速度传感器与第二应变计，探杆外设有摩擦套筒，摩擦套筒顶部内壁设有第一应变计；稳定尾翼的上部为自动激发坠落的落锤，该贯入仪各传感器的电信号由同轴电缆、信号电缆传送到数据采集分析仪。

所述的探杆从上端到下端直径相同。

所述的探杆与锥尖的最大直径相同。

所述的每个位置的应变计分别配置成全桥电路。

有益效果：本发明解决了国内动力触探无法评价锥尖动力响应、锤击能修正的难题；每个位置的应变计对称配置成全桥电路，能够增大电阻、减小温度与弯曲效应影响，有利于测试指标的准确性；能够准确地检测贯入硬土层土体的性质，也可以定量计算锥尖能量的转换，并自动进行数据的收集、处理、储存工作。可全面准确地认识贯入硬层土体的强度特性，有效缩短了硬土层地质勘查评价周期，通过优化减小能量浪费，降低勘察成本。

附图说明

图1是本发明的元件装置示意图；

其中有：探杆1，锥尖2，第一加速度传感器3.1，第二加速度传感器3.2，第一应变计4.1，第二应变计4.2，第三应变计4.3，摩擦套筒5，稳定尾翼6，落锤7，同轴电缆8.1，信号电缆8.2，数据采集分析仪9。

具体实施方式

本发明的一种自动考虑能量修正及动态响应的动力贯入仪包括该贯入仪包括从上至下顺序为落锤7、稳定尾翼6、探杆1；其中，探杆1上端与稳定尾翼6相连，在探杆1上端内壁对称安装第三应变计4.3，稳定尾翼6下端对称设有第二加速度传感器3.2，探杆1的最下端为锥尖2，在锥尖2上部的探杆1内设有第一加速度传感器3.1与第二应变计4.2，探杆1外设有摩擦套筒5，摩擦套筒5顶部内壁设有第一应变计4.1；稳定尾翼6的上部为自动激发坠落的落锤7，该贯入仪各传感器的电信号由同轴电缆8.1、信号电缆8.2传送到数据采集分析仪9。

所述的探杆外径为24cm，内径为14cm。

所述的锥尖角为60°。

所述的摩擦套筒长度为90cm。

所述的锥尖投影面积为4.52cm²。

所述的稳定尾翼为工字板型。

所述的落锤为圆环形锤，质量为8kg，落距为575cm。

在动态贯入的土体过程中，探杆上端与锥尖的应变计和加速度传感器可连续测量，测量的应变转换为应力值，以及加速度传感器测试的加速度数值积分转换为速度，锥尖冲击力F_A由加速度传感器获得，用来评价锥尖的动态响应，锥尖的应变计用来评价锥尖的阻力和能量变化，摩擦套筒上端的应变计用来测试总的阻力，即锥尖阻力与套筒摩擦阻力之和。探杆上端的应变计用来测试落锤的冲击转换能量，探杆上端的加速度传感器用来减小均衡偏心冲击荷载的影响。