[发明专利]一种兼具动力触探与静力触探的贯入仪及其测量方法

说明书

本发明公开了一种兼具动力触探与静力触探的贯入仪，包括外探杆、内探杆、电桥箱、数据采集仪、电脑，所述外探杆包裹于内探杆外侧，且与内探杆的外壁滑动式接触，且内探杆上端有未被外探杆包裹的内探杆外延部分，内探杆的底端设置有一个微型锥，微型锥包括与内探杆底端连接的摩擦筒、设置于摩擦筒内侧的侧壁摩阻力传感器、设置于摩擦筒底端的锥尖传感器；所述侧壁摩阻力传感器、锥尖阻力传感器均通过电缆与电桥箱连接，电桥箱与数据采集仪连接，数据采集仪与电脑连接。本发明解决了传统的铁路轨道结构安全设计测试仪器笨重，扰动大，所需配套条件困难，测试不准确等问题。

技术领域

本发明涉及一种用于铁路轨道路基测试土体力学特性的兼具动力触探与静力触探的新型贯入仪，属于岩土工程铁路路基测试领域中一种兼具动力和静力触探装置。

背景技术

铁路运输以其安全、经济、覆盖面广等优势，成为交通运输未来的主流，铁路运输技术也再加速发展与推进。较大的车轮荷载、侧向压力、强大的牵引力与制动力作用在传统的铁路线上，这将会引发轨道结构的破坏，对乘客造成严重的损害。那么对于铁路轨道结构的评估显得尤为重要。

一些无损检测方法如应用探地雷达(GPR)，对压载层进行了评价，虽然探地雷达(GPR)是高效低廉的，在大面积范围内用很少的时间，但是铁路轨道结构的强度特性无法评价。轻型落锤式弯沉仪(LFWD)和承载板试验(PBT)可应用于铁路轨道结构进行静态和动态载荷试验，但唯一的缺陷是当这些方法应用到路基时，必须去除压载层。原位测试试验如静力触探试验(CPT)，旁压试验(PMT)，十字板剪切试验(VST)，标准贯入试验(SPT)等由于其大直径探杆和传动杆，对铁路轨道结构造成重大干扰。

发明内容

本发明的目的是提供一种兼具动力触探与静力触探的贯入仪，以解决传统的铁路轨道结构安全设计测试仪器笨重，扰动大，所需配套条件困难，测试不准确等问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种兼具动力触探与静力触探的贯入仪，包括外探杆、内探杆、电桥箱、数据采集仪、电脑，所述外探杆包裹于内探杆外侧，且与内探杆的外壁滑动式接触，且内探杆上端有未被外探杆包裹的内探杆外延部分，内探杆的底端设置有一个微型锥，微型锥包括与内探杆底端连接的摩擦筒、设置于摩擦筒内侧的侧壁摩阻力传感器、设置于摩擦筒底端的锥尖传感器；所述侧壁摩阻力传感器、锥尖阻力传感器均通过电缆与电桥箱连接，电桥箱与数据采集仪连接，数据采集仪与电脑连接。

所述微型锥的横截面直径为15mm-25mm。

所述侧壁摩阻力传感器、锥尖阻力传感器均通过四个应变计全桥连接。

本发明的另一个目的是提供一种基于上述的兼具动力触探与静力触探的贯入仪的测量方法，技术方案如下：

一种基于上述的兼具动力触探与静力触探的贯入仪的测量方法，包括如下步骤：

第一步：在需要测量的路基的道床上安装一个垂直导向装置，用于确保贯入仪的内外探杆的垂直度；

第二步：将所述的贯入仪安装在垂直导向装置中间，将落锤连接在贯入仪的顶部，进行动力触探过程，外探杆和内探杆耦合，同时贯入道床；通过锤击数与贯入深度的记录来获得动力贯入指标；

第三步：在动力触探完道床底层后，将落锤与垂直导向装置去除，在内探杆外延部分安装一个贯入壳，进行静力触探过程；

第四步：内探杆贯入路基，在静力触探过程中，测取贯入阻力。

第二步中，动力贯入落锤重量为110-120N，下落高度为570-590mm。

第四步中，内探杆以1-2mm/s速率匀速贯入路基。

第四步中，测取的贯入阻力包括侧壁摩阻力传感器测试得到的侧壁摩阻力fs，锥尖阻力传感器测试得到的锥尖阻力qc。