[发明专利]一种加热型温度静力触探装置及其标定与试验方法

说明书

本发明公开了一种加热型温度静力触探装置，包括测试装置、静力触探仪和数据采集与控制装置，所述测试装置和数据采集与控制装置通过导线连接，所述测试装置安装设于静力触探仪上；所述测试装置包括探杆和探头，所述探头和探杆通过螺纹连接，所述探杆安装设于静力触探仪上，所述探杆内部设有导线，所述探头为中空圆柱状结构设置，所述探头包括壳体、中空轴和导线电缆，并公开了一种加热型温度静力触探装置的标定与试验方法。本发明属于岩土工程地基勘察技术领域，具体为基于圆柱轴对称探针——土壤模型热传导的半解析模型测量土体热导率系数的方法，提供了一种操作方便、成本低廉且准确性高的加热型温度静力触探装置及其标定与试验方法。

技术领域

本发明属于岩土工程地基勘察技术领域，涉及一种能够精确有效的获得土体基本工程性质和热力学性质的原位测试装置，具体为一种加热型温度静力触探装置及其标定与试验方法。

背景技术

静力触探是用准静力将一个内部装有传感器的触探头以匀速压入土中，由于地层中各种土的软硬程度不同，探头所受的阻力自然也不一样，探头上的传感器将这种大小不同的贯入阻力通过电信号输入到记录仪表中记录下来，再通过贯入阻力与土的工程地质特征之间的定性关系和统计相关关系，来实现取得土层剖面、提供浅基础承载力、选择桩端持力层和预估单桩承载力等工程地质勘察目的。而温度静力触探是在此基础上，在探头内装上加热电阻以及温度传感器，利用其快捷方便精确的优点，在探测地层力学性质的同时通过测量温度变化来推导热物性参数。岩土体热物性参数的准确获取是地下工程温度场计算合理性的先决条件，但现有的热物性测试方法都有其缺点：室内实验方法方便快捷、测试成本低，但其测试精度有限；岩土热响应试验可以准确反映施工现场的地质条件，能够得到较准确的土壤平均热传导系数和钻孔热阻等，但岩土热响应试验无法获得指定深度处岩土体的热物性参数。

发明内容

针对上述情况，为克服当前的技术缺陷，本发明基于圆柱轴对称探针——土壤模型热传导的半解析模型测量土体热导率系数的方法，提供了一种操作方便、成本低廉且准确性高的加热型温度静力触探装置及其标定与试验方法。

本发明采取的技术方案如下：本发明一种加热型温度静力触探装置，包括测试装置、静力触探仪和数据采集与控制装置，所述测试装置和数据采集与控制装置通过导线连接，所述测试装置安装设于静力触探仪上；所述测试装置包括探杆和探头，所述探头和探杆通过螺纹连接，可根据测试需求调节所接探杆长度，所述探杆安装设于静力触探仪上，所述探杆内部设有导线，所述探头为中空圆柱状结构设置，所述探头包括壳体、中空轴和导线电缆，所述壳体设于中空轴外，所述导线电缆设于壳体上，所述探头的中空轴内设有加热模块和温度传感器，温度传感器用于观测加热和冷却过程中的温度响应曲线，所述加热模块与中空轴之间填充有回填材料，用于起隔热作用，所述加热模块的线路通过中空轴牵引出来制成集成线路，所述探杆上设有集成线路连接接口，所述集成线路通过导线与探杆的集成线路连接接口连接；所述数据采集与控制装置包括直流稳压电源，所述直流稳压电源与加热模块通过探杆内部的导线连接，所述直流稳压电源与温度传感器通过探杆内部的导线连接。

进一步地，所述温度传感器设有三组，即在探头内布置有三个测温通道和一个加热通道，便于分析加热与散热时加热模块内部的热量传输。

进一步地，所述探头连有六个接线口，六个所述接线口分别与三个温度传感器所在通道处连接。

进一步地，所述回填材料为粉末状聚四氟乙烯。

进一步地，所述壳体由隔热管和金属管间隔组成。

进一步地，所述隔热管为塑料材质，所述金属管采用导热性良好的镍铬合金材料。

进一步地，所述加热模块采用恒定功率加热方法，所述加热模块的加热上限80℃，加热上限的设定是考虑实际工程情况与探头实际情况所设置的；

进一步地，所述数据采集与控制装置还包括静探微机和加热型温度静力触探试验仪，所述数据采集与控制装置和加热模块以及温度传感器通过导线相连。