[发明专利]一种用于冻土勘察的可控速率电阻率静力触探测试系统及方法

权利要求书

1.一种用于冻土勘察的可控速率电阻率静力触探测试系统，其特征在于：包括反力系统(21)、竖向顶进系统(22)、数据采集与处理系统(23)；其中：

所述反力系统(21)包括地锚(1)、水平刚性支架(2)，地锚(1)穿过水平刚性支架(2)，并通过翼式螺母(5)锁紧；

所述竖向顶进系统(22)包括竖向刚性支架(11)、螺旋杆(10)、伺服液压系统(6)、变速器(7)、联轴器(8)、控制器(9)，螺旋杆(10)通过联轴器(8)与伺服液压系统(6)及变速器(7)相连并竖直架设于竖向刚性支架(11)中，所述控制器(9)与伺服液压系统(6)通过电缆相连，所述变速器(7)安装于螺旋杆(10)与电动伺服液压系统(6)之间；所述竖向刚性支架(11)与水平刚性支架(2)拼接在一起；所述竖向刚性支架(11)与水平刚性支架(2)中心点穿过一根可移动拉杆(16)，所述可移动拉杆(16)与螺旋杆(11)通过载荷平台(13)相连，可移动拉杆(16)通过夹具(12)锁紧在载荷平台(13)中，可移动拉杆能够上下移动；

所述数据采集与处理系统(23)包括静力触探探头(3)、数据采集仪(18)、同轴电缆(17)、计算机(19)，静力触探探头(3)设置于可移动拉杆(16)的底部，静力触探探头(3)通过同轴电缆(17)与数据采集仪(18)相连，数据采集仪(18)与计算机(19)相连，计算机(19)中安装有静力触探数据分析软件。

2.根据权利要求1所述的用于冻土勘察的可控速率电阻率静力触探测试系统，其特征在于：所述静力触探探头(3)内部设置有四电极温纳阵列电阻率模块(25)、锥尖阻力传感器(28)、侧摩阻力传感器(30)、探头芯片(24)、温度传感器(26)、倾斜传感器(29)及地下采集卡(27)。

3.根据权利要求1所述的用于冻土勘察的可控速率电阻率静力触探测试系统，其特征在于：所述可移动拉杆(16)与竖向刚性支架(11)、载荷平台(13)、水平刚性支架(2)的连接处分别设置有三个导向环(15)。

4.根据权利要求1所述的用于冻土勘察的可控速率电阻率静力触探测试系统，其特征在于：所述螺旋杆(10)和地锚(1)均为两根，并以可移动拉杆(16)为对称轴对称安装。

5.根据权利要求1所述的用于冻土勘察的可控速率电阻率静力触探测试系统，其特征在于：所述螺旋杆(10)上下两端均设置有螺纹底座，通过螺纹固定在竖向刚性支架中。

6.根据权利要求1所述的用于冻土勘察的可控速率电阻率静力触探测试系统，其特征在于：所述载荷平台(13)通过圆形螺母(14)安装于螺旋杆(10)上。

7.根据权利要求1所述的用于冻土勘察的可控速率电阻率静力触探测试系统，其特征在于：所述伺服液压系统(6)为全自动伺服电机。

8.根据权利要求1所述的用于冻土勘察的可控速率电阻率静力触探测试系统，其特征在于：所述载荷平台(13)的材质为硬质金属，所述导向环(15)的材质为聚甲醛橡胶材料。

9.根据权利要求1所述的用于冻土勘察的可控速率电阻率静力触探测试系统，其特征在于：所述静力触探数据分析软件能够将数据采集仪获取的地层数据转换为冻土工程性质参数。

10.一种权利要求1-9任一所述的用于冻土勘察的可控速率电阻率静力触探测试系统的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)在冻土地区选取代表性原位测试点；

(2)确定测试点后，在试验前2～3天，率先安装地锚并进行注浆，待浆液完全冻结后，将地锚与水平刚性支架相连并锁紧；其中，注浆采用膨润土泥浆；

(3)在原位测试试验前，将同轴电缆经静力触探探头穿出后传入可移动拉杆并与数据采集仪相连；

(4)连接竖向顶进系统、数据采集系统及反力系统，将静力触探探头对准测试点，并进行预压，预压深度应大于探头高度，确保探头完全进入冻土层；

(5)启动伺服液压系统、变速器、数据采集仪、计算机，开启静力触探数据分析软件，设置贯入速率，贯入速率控制在10^-6cm/s的量级，根据贯入速率进而确定贯入力；

(6)静力触探探头贯入至预定深度，静力触探试验完成，利用竖向顶进系统拔出静力触探探头；

(7)根据所采集数据，结合静力触探数据分析软件，获取冻土工程性质参数。