[发明专利]一种在室内还原土体现场状态的静力触探测试系统及方法

权利要求书

1.一种在室内还原土体现场状态的静力触探测试系统及方法，其特征在于：包括状态还原子系统及安装于状态还原子系统上方的静力触探子系统；

所述状态还原子系统包括上定位板、定位帽、上压头、拉杆、围压罐、弹性膜、底板、平衡锤、平衡锤缸体、液压缸、压力体积控制器及提升组件，所述围压罐同轴固定于上定位板和底板之间，所述定位帽同轴固定于上定位板上且从上往下穿过上定位板，所述上压头通过拉杆同轴固定于围压罐内部，所述定位帽与上压头固定连接且同轴设有贯入孔，所述平衡锤通过平衡锤缸体滑动安装于底板下方，所述液压缸安装于平衡锤下方，用于驱动平衡锤，所述弹性膜呈圆柱形，弹性膜的上下两端分别安装在上压头和底板上，所述平衡锤穿过底板伸入弹性膜内，与弹性膜间隙配合，所述上压头、弹性膜及平衡锤围合成土体试样腔室，所述弹性膜、围压罐、上定位板及底板之间围合成调压腔室，所述压力体积控制器设有三组，分别用于调节土体试样腔室、调压腔室及液压缸的压力，所述平衡锤上安装有位移传感器，平衡锤与液压缸的输出轴之间安装有轴压传感器，所述提升组件用于辅助拆除土体试样；

所述静力触探子系统包括伺服电机、探杆、探头、滚珠丝杆及反力支架，所述伺服电机固定于反力支架顶部，驱动滚珠丝杆转动，所述探杆平行于滚珠丝杆固定在反力支架的滑动板底部，所述探头安装于探杆端部且正对于贯入孔设置。

2.根据权利要求1所述的室内静力触探测试系统，其特征在于：所述平衡锤上设有过水孔，所述过水孔连通土体试样腔室和平衡锤缸体，所述过水孔压力通过孔压传感器进行测试。

3.根据权利要求1所述的室内静力触探测试系统，其特征在于：所述压力体积控制器包括步进电机、齿轮箱、螺杆、螺母、压力缸、活塞、压力传感器，所述齿轮箱滑动安装于线性导轨上，所述步进电机与齿轮箱固定连接且与齿轮箱同步滑动，步进电机通过齿轮箱驱动螺杆转动，所述螺杆的一端伸入压力缸内部，与压力缸内部的活塞固定连接，所述螺母设于压力缸端部且与螺杆螺纹连接，所述压力传感器用于测试压力缸内部压力，每组压力体积控制器的压力缸的压力出口分别通过一组管路与土体试样腔室、调压腔室及液压缸连通。

4.根据权利要求1所述的室内静力触探测试系统，其特征在于：所述提升组件采用提升油缸，所述底板安装于支撑框架上，所述提升油缸对称设于围压罐的两侧，提升油缸的缸筒与支撑框架固定连接，提升油缸的活塞与上定位板固定连接。

5.根据权利要求4所述的室内静力触探测试系统，其特征在于：所述液压缸通过连接架安装于支撑框架上，所述连接架包括上定位环、连接杆及下定位环，所述上定位环和下定位环分别与支撑框架的顶板和液压缸固定连接，所述连接杆的两端分别与上定位环和下定位环固定连接且沿平衡锤的圆周均匀分布。

6.一种采用权利要求1-5任意一项室内静力触探测试系统的测试方法，其特征在于：具体测试步骤如下：

步骤一，饱和探头并制作试样，将土体试样填充至土体试样腔室内；

步骤二，插入探头，将探头从贯入孔插入至土体试样腔室内，调整探头位置至设定高度；

步骤三，还原土体试样原始状态，通过调节三组压力体积控制器，对土体试样进行饱和、排水、固结，将土体试样还原至原始状态；

步骤四，静力触探试验，控制伺服电机进行静力触探作业，获取并记录试验数据；

步骤五，试验完成后，卸掉围压、轴压，起拔探头到初始贯入位置；

步骤六，由提升装置提起静力触探子系统以及围压罐，拆卸土体试样。

步骤七，整理、分析试验数据并进行设备保养。