[发明专利]螺旋板载荷-静力触探联合试验仪

说明书

技术领域

本发明涉及地基原位测试技术领域，更具体涉及一种螺旋板载荷-静力触探联合试验仪，适用于地基承载力性能的原位测试。

背景技术

地质勘查工作是工程建设项目中不可或缺的一个重要环节，其主要目的之一是评价地基土的承载力特性。由于地质和土质条件的复杂性和不确定性，使得地基承载力的评价存在诸多问题，以往多采用钻孔取样试验，并按规范查表来确定地基土承载力，由于地域差异较大，使得规范不能广泛适用，从而导致误差的存在。采用大尺寸平板载荷试验来确定地基土承载力是最直接和可靠的方法，但平板载荷试验周期长，资金投入大，不可能大范围的采用，尤其是对于公路、铁路等线状工程更是如此。因此，测试速度快、成本低的原位测试技术被广泛应用于地质勘查工作中，其中静力触探试验和螺旋板载荷试验是目前应用最广的原位测试技术。

静力触探试验是以静压力将一个内部装有传感器的圆锥型探头以均速压入土中，量测其贯人阻力，再通过贯入阻力与土的工程地质特征定性及统计相关关系，来间接评价地基各土层的工程性质和承载力特性，该方法具有轻便、快速、高效的特点。螺旋板载荷试验是将一螺旋形的承压板用人力或机械旋入地面以下的预定深度后，通过钻杆向承压板施加压力，测定承压板的下沉量，从而获得地基土的压力-变形-时间的关系曲线，以计算地基土的承载力及变形模量等参数。该方法具有“深层试验”和“分层试验”的优点，测试数据直观，能直接得到地基土的承载力。同时这两种方法各自有着自身的局限性，静力触探试验不能直接得到承载力值，需要建立与承载力的相关关系，螺旋板载荷试验影响深度有限，且测点有一定间距要求，难以反映成层地基界面效应的影响。可见，应用单一的原位检测方法，都不能到达很好的效果，需要综合这两种测试方法的优点，采取组合方法来保证地基检测的可靠性、经济性和高效性。

目前，静力触探试验多采用手摇式静力触探仪，该设备轻便、操作简单、测试速度快，是一套很实用高效的测试仪器。螺旋板载荷试验仪一般分为人工旋入和机械旋入两种，机械旋入的设备较笨重，不利于试验转场操作，影响工作效率，在实际工程中应用的较少，更多的还是采用人工的方式将螺旋板旋入到预定深度。人工旋入的方法是在与螺旋板连接的钻杆顶端套入横向钢管，通入人力旋转钢管来带动螺旋板旋转，由于钻杆缺少下压力，旋入速度较慢，尤其在粉质、砂质土层中，螺旋板与土体之间的咬合力较小，靠人力很难旋入到更深的土层中。另一方面，试验完成后，要靠人力起拔钻杆往往是相当困难的，虽然螺旋板旋入孔的直径较钻杆的直径大，但缩孔现象是经常发生的，尤其在地下水位以下，这就造成钻杆被周围土体吸附，长达十几米的钻杆很难靠人力拔出，一般都需要借助于其它工具如撬杠来辅助拔杆，相当费力费时。由此可见，传统的螺旋板载荷试验仪在使用的便利性、操作的高效性上还存在诸多缺陷。

因此，为了能够同时应用静力触探与螺旋板载荷试验，对地基进行快速可靠的综合检测，同时避免传统仪器的缺陷，急需研制一套设备轻便、操作高效、测试可靠的联合试验仪。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种螺旋板载荷-静力触探联合试验仪，该仪器通过机械组合传动实现钻杆的直线、旋转和螺旋三种运动方式，仅依靠人力即可完成快速贯入、旋入和起拔钻杆等操作，既可以进行螺旋板载荷试验，也可以进行静力触探试验。该试验仪设备轻便、操作省力、结构合理、加工成本低，主要用于地基承载力性能的快速检测与评价。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术措施：

一种螺旋板载荷-静力触探联合试验仪，它包括钻杆、压力测试探头、滚珠丝杠轴、卡盘、滚珠花键、蜗轮、蜗杆、摇把、齿轮箱、导向板、数据采集器、螺旋承压板。其特征在于：钻杆对中套入滚珠丝杠轴内，两者通过滚珠丝杠轴顶端的卡盘进行连接，滚珠丝杠轴通过卡盘与钻杆连接，滚珠丝杠螺母和滚珠花键串联在滚珠丝杠轴上，滚珠丝杠螺母固定于齿轮箱顶板中心处，滚珠花键固定于齿轮箱底板中心处；滚珠丝杠螺母与第一组蜗轮相连，第一组蜗轮与第一组蜗杆通过齿轮传动连接，滚珠花键与第二组蜗轮相连，第二组蜗轮与第二组蜗杆通过齿轮传动连接，立柱顶端与齿轮箱焊接，底端与导向板焊接。所述的滚珠丝杠轴外表面螺旋式导轨的导程，与螺旋承压板的螺距相等；所述的齿轮箱顶板和底板中心开有圆孔，滚珠丝杠轴及钻杆对中穿过该圆孔；所述的导向板中心开有圆孔，钻杆对中穿过该圆孔；所述的第一组摇把连接于第一组蜗杆两端，第二组摇把连接于第二组蜗杆两端。