[发明专利]一种土体原位测试装置、系统及方法

说明书

本发明提供了一种土体原位测试装置、系统及方法，涉及静力触探装置技术领域，本发明提供的土体原位测试装置包括：由上至下顺次连接的土体扩张模块、剪切波速测量模块和静力触探模块；土体扩张模块包括支撑杆、扩张膜、膨胀施压结构和至少一组横向位移传感组件，扩张膜套设在支撑杆外部，横向位移传感组件设置在支撑杆的外壁与扩张膜之间，膨胀施压结构用于向扩张膜施压使其产生横向应力并测量横向应力，横向位移传感组件用于监测扩张膜受到横向应力产生的横向位移值。本发明的土体原位测试装置、系统及方法可同时进行静力触探、剪切波速数据测量及土体扩张过程中应力‑应变数据的采集，提高静力触探作业效率。

技术领域

本发明涉及静力触探装置技术领域，具体涉及一种土体原位测试装置、系统及方法。

背景技术

近年来我国基础设施建设飞速发展，岩土工程设计需要准确的土层信息，明确土体性质是分析地下土体液化风险、评估地基承载力的重要步骤，由于测试未受扰动的土体较为困难，因此岩土工程现场测试往往依赖动力触探测试(SPT，Standard PenetrationTest)或静力触探测试(CPT，StaticConePenetration test)，但由于动力触探测试的测试误差较大,再现性较差，因此通常使用静力触探测试。

静力触探测试技术是岩土工程勘察中针对黏性土及砂类土较为成熟可靠的勘察手段，利用压力装置将有触探头的触探杆压入试验土层，通过量测系统测土的贯入阻力，可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，静力触探测试技术凭借数据测量连续、精度高、重复性强、成本低等优点已成为原位现场测试和勘探方法之一。现行国家、行业及地方规范、标准中已建立了静力触探贯入阻力值qc与地基土承载力特征值fak、压缩模量Es、剪切波速Vs等指标的相关关系。

现有的静力触探测试设备只能进行静力触探和剪切波速数据测量，导致静力触探作业效率较低。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中静力触探测试设备只能进行静力触探和剪切波速数据测量，导致静力触探作业效率较低的缺陷，从而提供一种同时进行静力触探、剪切波速数据测量及土体扩张过程中应力-应变数据的采集，提高静力触探作业效率的土体原位测试装置、系统及方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种土体原位测试装置，包括：由上至下顺次连接的土体扩张模块、剪切波速测量模块和静力触探模块；

所述土体扩张模块包括支撑杆、扩张膜、膨胀施压结构和至少一组横向位移传感组件，所述扩张膜套设在所述支撑杆外部，所述横向位移传感组件设置在所述支撑杆的外壁与所述扩张膜之间，所述膨胀施压结构用于向所述扩张膜施压使其产生横向应力并测量所述横向应力，所述横向位移传感组件用于监测所述扩张膜受到所述横向应力产生的横向位移值。

作为土体原位测试装置的优选技术方案，所述膨胀施压组件包括施压孔和施压控制器，所述施压孔设置在所述支撑杆内部，所述支撑杆的侧壁和所述扩张膜之间的区域与所述施压孔连通，，所述施压控制器用于测量所述区域内的压力和体积。

作为土体原位测试装置的优选技术方案，所述支撑杆的外壁开设有多个凹槽，多个所述凹槽沿所述支撑杆的轴向设置，每个所述凹槽内设置有一组所述横向位移传感组件。

作为土体原位测试装置的优选技术方案，所述横向位移传感组件包括旋转臂、扭簧销轴和应变梁，所述扭簧销轴水平设置在所述凹槽内，所述旋转臂中部套设在所述扭簧销轴上，所述应变梁的上端呈悬臂状态，下端固定于所述凹槽内，所述旋转臂的上端与所述扩张膜接触，下端与所述应变梁背向所述扩张膜的一侧接触，所述应变梁上设置有应变片。

作为土体原位测试装置的优选技术方案，所述凹槽内设有一台阶，所述应变梁的下端与所述台阶固定，所述应变梁上端与所述旋转臂接触的位置设置有应变梁球头柱，所述应变梁球头柱的球面与所述旋转臂接触。