[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

说明书

本发明公开了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，其中室内静力触探测试系统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，其中，状态还原子系统通过三组压力体积控制机从多方向给土体试样施加力，对试样土体进行饱和、排水、固结，实现土体试样自动还原，静力触探子系统用于进行静力触探试验，即可在室内还原土体的现场状态并进行静力触探试验。该室内静力触探测试系统能够在室内还原土体试样的现场情况，静力触探试验结果与现场试验结果吻合度极高，试验结果可靠性强，能够大大降低研究人员的工作强度和风险系数的同时有效降低研究成本。

技术领域

本发明涉及静力触探技术领域，尤其是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。

背景技术

原位测试技术对土体扰动较少，高精度现场原位测试能够有效获得土体参数。孔压静力触探试验(CPTU)作为近些年传入中国的原位测试技术，在岩土工程勘察中得到了广泛应用。静力触探试验是通过采用准静力以恒定贯入速率将圆锥探头压入土中，同时测量并记录贯入过程中的探头阻力、侧摩阻力和孔隙水压力来反算土体参数的一种原位测试方法。静力触探试验具有测量速度快、数据连续、再现性较好、操作省时具有经济性等特点。可对土层的端阻力和侧阻力特征值进行估算，为桩基础设计提供基本参数。

随着静力触探的重要性越来越突出，对静力触探的实验研究也相应越来越重要，由于静力触探的特点，在实验研究的时候需要保持土的原始受力状态进行测试，因此需要研究人员到现场进行研究测试，然而现场往往不具备完善的实验条件，而且长期在现场研究测试成本高和周期长，因此很多研究人员将待测土体转到实验室进行研究，然而土体离开原来位置后受力状态会发生变化，往往造成研究出来的结果与实际情况有差别。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了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，能够在室内还原土体试样的现场情况，静力触探试验结果与现场试验结果吻合度极高，试验结果可靠性强，能够大大降低研究人员的工作强度和风险系数的同时有效降低研究成本。

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，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。

作为上述技术方案的优选，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。

作为上述技术方案的优选，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。