[发明专利]一种用于深部土体荷载变形测试的标准贯入器及操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种标准贯入器及操作方法，具体涉及一种用于荷载变形测试的标准贯入器及操作方法。

背景技术

标准贯入试验在土木工程勘察领域中已有漫长的应用历史，是指利用压力装置将圆筒形标准贯入器通过探杆压入土层中，通过记录打入特定距离所需要的锤击数来判断地下土体的工程性质，进而确定土的某些基本物理力学特性，如土的变形模量、土的容许承载力等，同时还可利用配套的取土器获得扰动试样，从而用于室内试验。标准贯入试验在国内外已经得到了大量的应用，是最为常用的原位测试方法之一。

从力学角度上讲，标准贯入试验提供的锤击数是动荷载作用下的土体强度特征，且缺乏一种理论上的解释，往往只能根据大量的试验数据建立锤击数与岩土工程设计参数如强度和模量之间的经验关系式。在大量岩土工程设计如桩基工程中需要提供的设计参数是静力测试指标，尤其是承载力问题上，更加难以通过原位测试方法得到土体在不同荷载下的压缩变形规律，即载荷变形曲线。载荷试验提供了一种准确的方法，然而试验周期过长，往往需要数周，成本过高，且测试过程中测试桩体发生破坏，无法再用于工程设计中。

因此，研发一种基于标准贯入试验测试技术的深部土体荷载变形测试方法，在常规标准贯入测试的基础上，测量土体在给定荷载压力条件下所产生的变形特征，快速、经济且有效地提供地下土体的设计资料，对于岩土工程设计的安全和可靠性具有重大的理论意义与实践价值。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于深部土体荷载变形测试的标准贯入器，以及该标准贯入器的操作方法，用以解决标准贯入测试系统不能评估地下土体荷载变形规律和静力参数的缺点。

技术方案：本发明所述的一种用于深部土体荷载变形测试的标准贯入器，包括从上到下依次连接的导向杆、锤垫、触探杆和液压贯入系统，所述液压贯入系统内部设有位移传感器，所述导向杆套设有穿心锤，所述液压贯入系统的伸缩端连接有标准贯入器本体。

优选的，所述液压贯入系统包括液压管、千斤顶套筒和液压活塞，所述千斤顶套筒连接于触探杆下端，所述液压管贯穿导向杆、锤垫和触探杆连接于千斤顶套筒内部的液压腔，所述液压活塞以及用于测量液压活塞移动的位移传感器设于液压腔内部，所述标准贯入器本体连接于液压活塞伸出端，千斤顶套筒的用途在于将液压贯入系统外部的土体隔绝在液压腔之外，避免地下水和土体进入标准贯入器内，影响荷载变形测试结果。

优选的，所述标准贯入器本体内部设有出水孔。

优选的，所述穿心锤质量为63.5kg。

优选的，所述穿心锤和锤垫中心开设有小孔，孔径不小于液压管的直径。

优选的，所述液压活塞弹性模量不低于200000MPa，抗拉强度不低于745MPa，液压活塞沿液压腔轴向方向可移动距离不小于5cm，以降低其在荷载作用下产生大变形，从而避免影响到荷载变形测试结果的准确性，提高荷载变形测试的稳定性和精确性。

优选的，所述位移传感器成对安装于液压活塞下表面和液压腔的底面。

优选的，所述位移传感器不少于两组。

优选的，所述位移传感器设有位移传感器护套。

一种用于深部土体荷载变形测试的标准贯入器的操作方法，包括以下步骤：

步骤一：配备外部贯入系统、液压装置和采集系统，连接好标准贯入器本体；

步骤二：在穿心锤的动力作用下将标准贯入器本体打入指定的深度，然后停止贯入；

步骤三：开启外部液压装置，通过液压管将地表外部液压装置中的液压油压入液压腔中，推动液压活塞以及与其相连的标准贯入器本体往下移动；

步骤四：维持液压装置的液压力不变，通过位移传感器记录不同时刻下液压活塞与液压腔底面之间相对距离，即可得到在给定压力作用之下，标准贯入器本体往下移动的距离；

步骤五：当变形量达到稳定时，逐步施加增加液压装置的液压力直至土体破坏，记录每一级液压力作用下土体的变形-时间曲线和不同液压力作用下的稳定变形数据；

步骤六：所有采集数据通过内部电路系统传输至地表的采集系统中，存储并输出；

步骤七：液压装置复位，液压活塞收回原位，重复步骤二至步骤六，进行下一深度的试验。