專利名稱：離心機(jī)機(jī)載三要素靜力觸探儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及巖土工程靜力觸探儀器，尤其是涉及一種離心機(jī)機(jī)載三要素靜力觸探儀。
背景技術(shù)：
近年來，靜力觸探受到很多巖土工作者的關(guān)注，其原理是利用機(jī)械靜壓力將帶有傳感器的探頭由中空探桿以規(guī)定的速率貫入地層，傳感器測(cè)試到的信息通過中空探桿傳輸?shù)降孛嬗涗浧魃?，目前，靜力觸探測(cè)試成果已在巖土工程中廣泛應(yīng)用，其中主要包括四個(gè)方面修正錐尖阻力，使錐尖阻力真正反映土的性質(zhì)；評(píng)價(jià)滲流，固結(jié)特性；區(qū)分排水、部分排水、不排水貫入方式，以滿足不同需要；提高土分層與土質(zhì)分類的可靠性。但是，上述成果均來自于靜力觸探原位試驗(yàn)，而靜力觸探原位試驗(yàn)存在的不確定因?yàn)楹芏?，其?shù)據(jù)的利用受到很大的限制，且很多情況下只能用于初步估算。另外，原位靜力觸探設(shè)備體積較大，運(yùn)輸不方便，當(dāng)需要探入的深度較深或土層較硬時(shí)，設(shè)備能提供的反力較小。此外，由于場(chǎng)地條件限制，使得部分地區(qū)難以實(shí)施靜力觸探。諸如上述原因使得利用不來就受到限制的靜力靜力觸探儀數(shù)據(jù)十分有限，從而在很大程度上限制了靜力觸探技術(shù)在巖土工程中的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種離心機(jī)機(jī)載三要素靜力觸探儀，結(jié)合離心機(jī)超重力條件下場(chǎng)地縮尺效應(yīng)，為靜力觸探技術(shù)的發(fā)展提供豐富、有效的數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明的底座上面沿長(zhǎng)度方向兩側(cè)分別設(shè)有滑軌，在兩條滑軌間的底座上沿長(zhǎng)度方向設(shè)有水平傳動(dòng)絲桿，水平傳動(dòng)絲桿一側(cè)的帶輪與安裝在底座上的水平移動(dòng)電機(jī)軸上的帶輪通過水平移動(dòng)傳動(dòng)帶連接，兩條滑軌和水平傳動(dòng)絲桿上方設(shè)置安裝靜力觸探儀用的機(jī)身平臺(tái)，機(jī)身平臺(tái)側(cè)面通過螺母與水平傳動(dòng)絲桿連接；機(jī)身平臺(tái)上安裝有測(cè)量移動(dòng)距離的水平移動(dòng)距離測(cè)量?jī)x和垂直移動(dòng)距離測(cè)量?jī)x，其中水平移動(dòng)距離測(cè)量?jī)x的標(biāo)尺與固定在底座上的垂直桿連接；機(jī)身平臺(tái)四角上分別設(shè)有對(duì)稱分布的立柱，四根立柱上端安裝頂板，沿機(jī)身平臺(tái)寬度方向的兩根立柱中間對(duì)稱設(shè)有垂直移動(dòng)傳動(dòng)絲桿，兩根垂直傳動(dòng)絲桿的一端穿過頂板，兩根垂直傳動(dòng)絲桿與橫梁構(gòu)成螺旋副，兩根垂直傳動(dòng)絲桿的另一端安裝在機(jī)身平臺(tái)， 位于頂板與機(jī)身平臺(tái)間的任意一對(duì)角的兩根立柱之間裝有探桿夾持板，橫梁與探桿夾持板中間通過矩形鋼絲圈滑動(dòng)連接；探桿一端安裝在橫梁上，且探桿穿過探桿夾持板和機(jī)身平臺(tái)后與探頭連接；垂直移動(dòng)距離測(cè)量?jī)x的標(biāo)尺與固定在橫梁上的水平桿連接；頂板上安裝有垂直移動(dòng)用電機(jī)和傳動(dòng)軸，且垂直移動(dòng)用電機(jī)一側(cè)的帶輪與固定在傳動(dòng)軸上的帶輪通過垂直移動(dòng)傳動(dòng)帶連接，傳動(dòng)軸的兩端分別通過蝸輪副與兩根垂直傳動(dòng)絲桿連接。所述的探頭為拆卸式的能測(cè)量錐尖阻力q。、側(cè)摩阻力fs和孔壓U三要素的探頭；探頭錐角為60°、45°或30°。本發(fā)明具有的有益效果是
1、離心機(jī)機(jī)載三要素靜力觸探儀設(shè)計(jì)理念為超重力條件下使用，質(zhì)輕，強(qiáng)度高，操作簡(jiǎn)便，結(jié)合離心機(jī)場(chǎng)地縮尺效應(yīng)，在室內(nèi)能夠模擬原位靜力觸探實(shí)驗(yàn)，為豐富靜力觸探試驗(yàn)數(shù)據(jù)提供有效手段及發(fā)展靜力觸探試驗(yàn)理論提供基礎(chǔ)。2、離心機(jī)機(jī)載三要素靜力觸探儀能夠沿底座長(zhǎng)度方向水平運(yùn)動(dòng)，Ig情況下其運(yùn)行最大距離為500mm，運(yùn)行速度為lOOmm/min，在50g超重力場(chǎng)條件下能夠?qū)ζ矫?5m范圍內(nèi)的土體進(jìn)行探測(cè)。3、離心機(jī)機(jī)載三要素靜力觸探儀的探桿能夠沿垂直方向運(yùn)動(dòng)，Ig下其運(yùn)行最大距離為500mm，運(yùn)行最大速度為120mm/min，在50g超重力場(chǎng)條件下能夠?qū)ι疃?5m范圍內(nèi)的土體進(jìn)行探測(cè)，探桿下端內(nèi)部設(shè)置有螺紋，探頭的安裝于拆卸方便，同時(shí)該探桿可連接不同類型的探頭。4、離心機(jī)機(jī)載三要素靜力觸探儀配備探頭內(nèi)部配置有錐尖阻力測(cè)量應(yīng)變片、側(cè)摩阻力應(yīng)變片和孔壓計(jì)，能夠測(cè)量錐尖阻力qc、側(cè)摩阻力fs和孔壓U三要素的觸探頭，其錐角有60°、45°和30°三種，同時(shí)，該儀器的觸探頭為可拆卸式的，并不僅限于上述幾種，可根據(jù)不同試驗(yàn)的需求，運(yùn)用相應(yīng)尺寸的觸探頭進(jìn)行試驗(yàn)。5、離心機(jī)機(jī)載三要素靜力觸探儀的探桿夾持板能夠防止探桿在貫入過程中發(fā)生傾斜，能夠提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精度；
6、離心機(jī)機(jī)載三要素靜力觸探儀固定在離心機(jī)吊籃上，能夠提供試驗(yàn)需要的支反力。


圖1是本發(fā)明的俯視圖。圖2是本發(fā)明的正視圖。圖3是本發(fā)明的右視圖。圖中，1、底座，2、滑軌，3、水平傳動(dòng)絲桿，4、水平移動(dòng)電機(jī)，5、機(jī)身平臺(tái)，6、立柱，7、 垂直傳動(dòng)絲桿，8、水平移動(dòng)距離測(cè)量?jī)x，9、垂直移動(dòng)距離測(cè)量?jī)x，10、垂直桿，11、頂板，12、 垂直移動(dòng)電機(jī)，13、螺母，14，橫梁，15、水平桿，16、探桿，17、探桿夾持板，18、探頭，19、矩形鋼絲圈，20、水平移動(dòng)傳動(dòng)帶，21、垂直移動(dòng)傳動(dòng)帶。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。如圖1、圖2、圖3、所示，本發(fā)明的底座1下側(cè)翼緣在四個(gè)方向均留有固定螺栓孔， 底座1上面沿長(zhǎng)度方向兩側(cè)分別設(shè)有滑軌2，在兩條滑軌間的底座1上沿長(zhǎng)度方向設(shè)有水平傳動(dòng)絲桿3，水平傳動(dòng)絲桿3 —側(cè)的帶輪與安裝在底座1上的水平移動(dòng)電機(jī)4軸上的帶輪通過水平移動(dòng)傳動(dòng)帶20連接，兩條滑軌2和水平傳動(dòng)絲桿3上方設(shè)置安裝靜力觸探儀用的機(jī)身平臺(tái)5，機(jī)身平臺(tái)5側(cè)面通過螺母13與水平傳動(dòng)絲桿3連接；機(jī)身平臺(tái)5上安裝有測(cè)量移動(dòng)距離的水平移動(dòng)距離測(cè)量?jī)x8和垂直移動(dòng)距離測(cè)量?jī)x9，其中水平移動(dòng)距離測(cè)量?jī)x8的標(biāo)尺與固定在底座1上的垂直桿10連接；機(jī)身平臺(tái)5四角上分別設(shè)有對(duì)稱分布的立柱6，四根立柱上端安裝頂板11，沿機(jī)身平臺(tái)5寬度方向的兩根立柱中間對(duì)稱設(shè)有垂直移動(dòng)傳動(dòng)絲桿7，兩根垂直傳動(dòng)絲桿7的一端穿過頂板11，兩根垂直傳動(dòng)絲桿7與橫梁14構(gòu)成螺旋副，兩根垂直傳動(dòng)絲桿7的另一端安裝在機(jī)身平臺(tái)5，位于頂板11與機(jī)身平臺(tái)5間的任意一對(duì)角的兩根立柱之間裝有探桿夾持板17，橫梁14與探桿夾持板17中間通過矩形鋼絲圈19滑動(dòng)連接；探桿16 —端安裝在橫梁14上，且探桿16穿過探桿夾持板17和機(jī)身平臺(tái)5后與探頭 18連接；垂直移動(dòng)距離測(cè)量?jī)x9的標(biāo)尺與固定在橫梁上的水平桿連接；頂板11上安裝有垂直移動(dòng)用電機(jī)12和傳動(dòng)軸，且垂直移動(dòng)用電機(jī)12 —側(cè)的帶輪與固定在傳動(dòng)軸上的帶輪通過垂直移動(dòng)傳動(dòng)帶21連接，傳動(dòng)軸的兩端分別通過蝸輪副與兩根垂直傳動(dòng)絲桿7連接。所述的探桿16上端固定于橫梁14中心處，探桿16為外部直徑為Φ 12的中空直管，內(nèi)部設(shè)置有信號(hào)傳輸線，下端內(nèi)徑表面設(shè)置有螺紋。所述的探頭18外徑與探桿16相同，內(nèi)部配置有錐尖阻力測(cè)量應(yīng)變片、側(cè)摩阻力應(yīng)變片和孔壓計(jì)，能測(cè)量錐尖阻力q。、側(cè)摩阻力fs和孔壓u三要素的探頭；探頭18錐角為 60°、45° 或 30°。本發(fā)明的具體試驗(yàn)步驟
1、如各圖所示，試驗(yàn)前應(yīng)檢查離心機(jī)機(jī)載三要素靜力觸探儀各個(gè)裝置是否安裝好，檢查各個(gè)部件的性能是否符合試驗(yàn)要求；
2、對(duì)觸探頭進(jìn)行飽和、標(biāo)定，試驗(yàn)前必須取得標(biāo)定數(shù)值；
3、試驗(yàn)制模，將制作好的模型至離心機(jī)相應(yīng)位置，然后再將離心機(jī)機(jī)載三要素靜力觸探儀安裝在相應(yīng)位置；
4、離心機(jī)機(jī)載三要素靜力觸探儀安裝好后將其信號(hào)傳輸系統(tǒng)連接好，確認(rèn)信號(hào)線路能準(zhǔn)確及時(shí)的傳輸試驗(yàn)數(shù)據(jù)；
5、根據(jù)試驗(yàn)條件對(duì)模型進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)過程中，靜力觸探儀的水平位置通過水平移動(dòng)電機(jī)、水平傳動(dòng)絲桿和水平移動(dòng)距離測(cè)量?jī)x控制，靜力觸探儀的貫入深度通過垂直移動(dòng)電機(jī)、垂直移動(dòng)絲桿和垂直移動(dòng)距離測(cè)量?jī)x控制，且貫入過程中，在探桿夾持板接觸機(jī)身平臺(tái)前，探桿夾持板與橫梁之間通過矩形鋼絲圈連接，當(dāng)探桿夾持板接觸機(jī)身平臺(tái)后，探桿夾持板停止運(yùn)動(dòng)，橫梁繼續(xù)下壓，此時(shí)矩形鋼絲圈與橫梁間產(chǎn)生相對(duì)滑移直至貫入深度達(dá)到要求或達(dá)到貫入極限；
6、貫入結(jié)束后通過垂直移動(dòng)電機(jī)、垂直移動(dòng)絲桿和垂直移動(dòng)距離測(cè)量?jī)x控制探桿提升，提升過程中，橫梁先上升，當(dāng)橫梁與探桿夾持板間距離達(dá)到矩形鋼絲圈限定的距離后， 鋼絲圈帶動(dòng)探桿夾持板隨橫梁一起上升至探頭漏出模型土面或液面；
7、探桿拔出后立即拆卸探頭并清理探頭，將其妥善保管；
8、試驗(yàn)數(shù)據(jù)提取與資料整理。試驗(yàn)過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)
1、應(yīng)對(duì)離心機(jī)機(jī)載三要素靜力觸探儀進(jìn)行定期檢查，檢查量測(cè)儀器的性能是否符合規(guī)定要求，如在規(guī)定期限內(nèi)出現(xiàn)故障，應(yīng)隨時(shí)檢查。2、觸探頭使用前必須取得標(biāo)定數(shù)值，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)重新標(biāo)定。3、觸探頭的貫入阻力超過其額定荷載值的20%應(yīng)立即停止貫入。4、貫入過程中應(yīng)密切關(guān)注試驗(yàn)信號(hào)，如有異常信號(hào)出現(xiàn)應(yīng)采取措施并做好記錄。5、試驗(yàn)完成終止貫入后，應(yīng)及時(shí)拔起觸探桿或觸探頭，探頭拔出后應(yīng)立即清洗，妥善保管，不應(yīng)使觸探頭暴曬和受凍。
權(quán)利要求
1.一種離心機(jī)機(jī)載三要素靜力觸探儀，其特征在于底座(1)上面沿長(zhǎng)度方向兩側(cè)分別設(shè)有滑軌，在兩條滑軌間的底座(1)上沿長(zhǎng)度方向設(shè)有水平傳動(dòng)絲桿(3)，水平傳動(dòng)絲桿 (3)—側(cè)的帶輪與安裝在底座(1)上的水平移動(dòng)電機(jī)(4)軸上的帶輪通過水平移動(dòng)傳動(dòng)帶 (20)連接，兩條滑軌和水平傳動(dòng)絲桿(3)上方設(shè)置安裝靜力觸探儀用的機(jī)身平臺(tái)(5)，機(jī)身平臺(tái)(5)側(cè)面通過螺母(13)與水平傳動(dòng)絲桿(3)連接；機(jī)身平臺(tái)(5)上安裝有測(cè)量移動(dòng)距離的水平移動(dòng)距離測(cè)量?jī)x(8)和垂直移動(dòng)距離測(cè)量?jī)x(9)，其中水平移動(dòng)距離測(cè)量?jī)x(8)的標(biāo)尺與固定在底座(1)上的垂直桿(10)連接；機(jī)身平臺(tái)(5)四角上分別設(shè)有對(duì)稱分布的立柱， 四根立柱上端安裝頂板(11)，沿機(jī)身平臺(tái)(5)寬度方向的兩根立柱中間對(duì)稱設(shè)有垂直移動(dòng)用傳動(dòng)絲桿，兩根垂直傳動(dòng)絲桿的一端穿過頂板(11 )，兩根垂直傳動(dòng)絲桿與橫梁(14)構(gòu)成螺旋副，兩根垂直傳動(dòng)絲桿的另一端安裝在機(jī)身平臺(tái)(5)，位于頂板(11)與機(jī)身平臺(tái)(5)間的任意一對(duì)角的兩根立柱之間裝有探桿夾持板(17)，橫梁(14)與探桿夾持板(17)中間通過矩形鋼絲圈(19)滑動(dòng)連接；探桿(16) 一端安裝在橫梁(14)上，且探桿(16)穿過探桿夾持板(17)和機(jī)身平臺(tái)(5)后與探頭(18)連接；垂直移動(dòng)距離測(cè)量?jī)x(9)的標(biāo)尺與固定在橫梁上的水平桿連接；頂板(11)上安裝有垂直移動(dòng)用電機(jī)(12 )和傳動(dòng)軸，且垂直移動(dòng)用電機(jī) (12) —側(cè)的帶輪與固定在傳動(dòng)軸上的帶輪通過垂直移動(dòng)傳動(dòng)帶(21)連接，傳動(dòng)軸的兩端分別通過蝸輪副與兩根垂直傳動(dòng)絲桿連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離心機(jī)機(jī)載三要素靜力觸探儀，其特征在于所述的探頭(18)為拆卸式的能測(cè)量錐尖阻力(!。、側(cè)摩阻力fs和孔壓u三要素的探頭；探頭(18)錐角為 60°、45° 或 30°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離心機(jī)機(jī)載三要素靜力觸探儀。底座沿長(zhǎng)度方向設(shè)有滑軌和水平傳動(dòng)絲桿，水平傳動(dòng)絲桿與水平移動(dòng)電機(jī)連接，滑軌和水平傳動(dòng)絲桿上設(shè)置機(jī)身平臺(tái)；機(jī)身平臺(tái)上安裝有水平、垂直移動(dòng)距離測(cè)量?jī)x；機(jī)身平臺(tái)上設(shè)有立柱和垂直移動(dòng)傳動(dòng)絲桿，立柱上端安裝頂板，兩根垂直傳動(dòng)絲桿與橫梁構(gòu)成螺旋副后安裝在機(jī)身平臺(tái)，任意一對(duì)角的兩根立柱之間裝有探桿夾持板；探桿一端安裝在橫梁上后與探頭連接；頂板上安裝有垂直移動(dòng)用電機(jī)和傳動(dòng)軸，且電機(jī)一側(cè)的帶輪與固定在傳動(dòng)軸上的帶輪通過傳動(dòng)帶連接，傳動(dòng)軸的兩端分別通過蝸輪副與兩根垂直傳動(dòng)絲桿連接。本發(fā)明能運(yùn)用于離心機(jī)超重力環(huán)境下測(cè)量模型土體的錐尖阻力、側(cè)壁摩阻力和孔隙水壓力。
文檔編號(hào)E02D1/00GK102493423SQ20111037334
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者凌道盛, 周燕國, 孔令剛, 朱斌, 梁甜, 陳云敏, 黃錦舒 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)