[发明专利]一种微型静力触探探杆

说明书

本发明公开了一种微型静力触探探杆。压力框架为中空的方形框架，测力传感器置于压力框架内部，测力传感器上端通过贯穿螺栓固定于压力框架内顶面，套筒上端通过带外螺纹圆筒固定连接到压力框架下端并穿设连接于压力框架下端中心的通孔内，导力杆上端穿出套筒后伸入到压力框架内通过半开外螺纹圆筒固定连接到测力传感器的下端，导力杆下端固定有探头，探头位于套筒下端端口处并与套筒之间通过探头O性密封圈密封。本发明大大降低了采购传感器的成本，简化了探头结构的设计，降低了探头处密封处理的成本，保证了端阻测试结果的稳定性，有利于不损失探杆整体刚度的情况下满足小模型试验要求，增加了本发明在室外或者室内试验原有设备基础上的适用性。

技术领域

本发明涉及岩土工程勘察领域，具体涉及一种微型静力触探探杆。

背景技术

静力触探是指用静压力以匀速率将装有测力传感器的杆件或者探头压入到土体当中，探头附近一定范围内的土体受到压缩和剪切破坏，同时对探头产生贯入阻力。在贯入过程中，由于埋藏在地层中的各种土的物理力学性质不同，因此，探头遇到的阻力也不同，有的土软，阻力就小，有的土硬，阻力就大。土的软硬正是土的力学性质的一种表现。所以贯入阻力是从一个侧面反应了土的强度。根据这样一种内部联系，我们利用杆件或者探头中的测力传感器，将贯入阻力通过电子量测记录仪表把它显示和记录下来，利用贯入阻力和土的强度之间存在的一定关系，可以确定土层剖面的力学指标，从而划分土层，进行地基土评价、提供浅基承载力、选择桩端持力层和预估单桩承载力等，为设计提供所需参数。此外，静力触探也经常用于室内模型试验，可以根据静力触探的结果评价模型土体的密实度等基本物理参数。

静力触探既是一种原位测试手段，也是一种勘探手段，静力触探和常规的钻探、取样、室内试验等勘探程序相比，具有快速、精确、经济和节省人力等特点。静力触探主要适用于粘性土、粉性土和砂性土。

静力触探系统主要由两部分组成：一是贯入系统：由加压装置及反力装置组成；二是量测系统：由装在探头中的阻力传感器和量测仪表组成。目前比较常见的静力触探的触探杆是将测力传感器安装在探头当中。例如，专利CN201611092442设计了一种用于海洋静力触探的探头，将测量锥尖阻力的测力传感器安装在探头当中；专利CN201210458273涉及了一种用于野外经历触探试验的探头，将测力的应变片安装探头内部的应变筒中，通过锥尖阻力引起应变筒长度或者直径发生变化、继而通过应变片转化成电信号。将锥尖阻力测力传感器安装在探头当中有几个弊端：一是探头本身尺寸很小，所以安装在探头内部的测力传感器本身体积也必须足够小，因此测力传感器的尺寸选择就受到极大限制，体积小且量程满足在探头内部安装要求的传感器往往价格比较高；同时探头内部的零部件比较多，给探头结构设计造成极大困难，大大提高了探头设计成本；另一方面，当探头贯入到地下水位以下时，必须要严格保证探头的密封性，因为水或者其他液体渗入探头很可能导致锥尖测力传感器的失效；三是由于探头内部结构复杂，因此探头的直径不可能做的很小，如果要达到几毫米的设计要求将会大大增加探头加工和设计的成本。因此目前室外常用的探头直径一般都在30mm以上。然而在室内进行岩土工程模型试验时，由于模型箱尺寸比较小，例如一般模型箱尺寸为长×宽×高＝600mm×400mm×500mm，探头及探杆的直径较大势必由于模型箱壁的边界效应影响静力触探的试验结果(一般要求，模型试验中进行静力触探时，探头中心距离模型箱壁10倍探头直径距离才可以有效避免模型箱边界效应对贯入阻力的影响)，同时还会显著影响模型土体当中其他范围的土体响应，例如在大直径探头贯入过程中会显著影响模型其他地方的超静孔隙水压力变化。因此在模型试验中有必要采用小直径探头来进一步提高试验结果的准确性。

基于目前测力传感器安装在探头内部的结构设计特点，目前市场上所谓的“微型”静力触探都不能很好的处理探头小尺寸要求和经济性的要求。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明公开了一种既可以用于室外勘探、也可用于室内模型试验的微型静力触探探杆，主要可用于进行野外地质勘探或者室内模型实验时对土体进行静力触探试验获得土体的物理力学参数。