测试材料-土体界面摩擦系数的钻孔剪切试验装置制造方法及图纸

本申请涉及测试材料

【技术实现步骤摘要】
测试材料
‑
土体界面摩擦系数的钻孔剪切试验装置


[0001]本申请涉及岩土工程原位测试领域，具体涉及测试材料
‑
土体界面摩擦系数的钻孔剪切试验装置。

技术介绍

[0002]各种材料与土体的界面摩擦系数，如混凝土
‑
土、金属
‑
土、土工合成材料
‑
土、木(桩)
‑
土、碎石
‑
土、岩石
‑
土的界面摩擦系数，是在基础施工中的重要参数。
[0003]目前主要采用室内测试方法，例如中国专利公开号CN205483968U所给的一种土体摩擦系数测量装置，其采用室内测试进行测试，但室内测试相比于原位测试的局限性在于室内测试对土样的扰动大；可能造成土样的应力释放；由于要取样，勘察周期大大延长。并且原位测试的土体影响范围远比室内试验大，因此代表性也强。
[0004]而中国专利公开号CN107796754A所提供的真空负压测试淤泥质土摩擦系数的装置和方法可实现原位土体摩擦系数测试，其用真空负压对淤泥质土施加竖向力，通过测量淤泥质土在桶体中上升高度计算淤泥质土的摩擦系数。但局限性在于只能对地表淤泥质土测试，而不能对指定土层进行钻进测试；只能测试桶体材料
‑
淤泥质土的摩擦系数，不能测试其他材料与土体之间的摩擦系数。
[0005]针对上述现有技术的不足，本专利技术的一个目的是提供一种可实现钻孔、护壁与土体界面摩擦系数试验一体化，利用测试材料
‑
土体界面摩擦系数的钻孔剪切试验测试各种材料
‑
土体摩擦系数试验的测试材料
‑
土体界面摩擦系数的钻孔剪切试验装置。

技术实现思路

[0006]本申请的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了测试材料
‑
土体界面摩擦系数的钻孔剪切试验装置。
[0007]为了实现上述申请目的，本申请采用了以下技术方案：测试材料
‑
土体界面摩擦系数的钻孔剪切试验装置包括：
[0008]钻机系统，用于安装套管并提供动力；
[0009]套管，用于连接钻机系统和传动端管；
[0010]拉杆，用于将传动端管从钻孔中取出，并能够连接钻具带动钻具上下移动；
[0011]传动端管，能够从套管顶部穿入到达底部被套管限位实现同轴旋转连接；
[0012]钻具，顶部与传动端管的底部连接，能够在传动端管带动下上下运动和转动，实现钻孔功能；
[0013]升降机，与监测记录仪通信连接，用于连接拉杆并通过拉杆带动钻具上下移动；
[0014]操作平台，固定于试验场所的地面或将试验场所的地面修整后作为操作平台，用于可拆卸安装钻机系统和升降机；
[0015]供气装置，通过软管连接钻具，用于控制钻具上的探头的开闭；
[0016]监测记录仪，用于控制和处理升降机的数据并将其可视化；
[0017]其中钻具底部设有可伸缩探头，该探头用于多个安装不同摩擦测试材料制成的摩擦片，并通过压力传感器检测摩擦测试时的压力。
[0018]进一步地，钻机系统包括钻机、钻机升降滑轨、控制单元以及横向滑轨，钻机与该套管上端可拆卸连接，并提供向下钻探的动力，且钻机与钻机升降滑轨连接并能够在钻机升降滑轨上上下移动，控制单元与钻机通信连接，横向滑轨用于安装控制单元和钻机升降滑轨并安装于操作平台上，以使得控制单元和钻机升降滑轨能够在横向滑轨上横向水平移动。
[0019]进一步地，首节拉杆下端设有连接传动端管或钻具的卡扣，非首节拉杆上下两端均设有螺纹，能够连接下一节拉杆，且首节拉杆包括空心螺纹杆、内螺纹杆、顶盖以及中空活塞；
[0020]空心螺纹杆能够与升降机连接并在升降机带动下上下移动；
[0021]内螺纹杆和中空活塞仅设于首节拉杆，且内螺纹杆内部中空并有内螺纹；
[0022]中空活塞上部嵌套于内螺纹杆内，能够随着内螺纹杆的旋转上下移动，且当中空活塞向下移动时，能够锁紧固定钻具的外层张敛轴，同时中空活塞中空且内有通气管，用于连接供气装置的软管。
[0023]进一步地，传动端管包括传动端管外壳、滑动矛杆、弹簧以及花键套，传动端管通过卡片固定于套管底端，拉杆连接滑动矛杆的矛头拔出传动端管时，滑动矛杆并使卡片内缩进传动端管外壳，此时拉杆能够将传动端管从套管中取出。
[0024]进一步地，钻具包括钻具外壳、外层张敛轴、内层张敛轴、滑动切削板、活瓣钻头及探头；
[0025]内层张敛轴与钻具外壳固定，该内层张敛轴内部中空并能够连通气管；
[0026]外层张敛轴嵌套于内层张敛轴外，能够上下滑动控制滑动切削板上下滑动以及带动活瓣钻头的开闭；
[0027]探头固定于内层张敛轴下端；
[0028]当外层张敛轴向上滑动时，活瓣钻头打开，联动滑动切削板向上滑动以露出探头；
[0029]当外层张敛轴向下滑动时，滑动切削板和活瓣钻头缩拢锁紧。
[0030]进一步地，升降机包括内螺纹齿轮、轴承、拉杆夹钳、电机、升降滑轨及控制箱；
[0031]拉杆夹钳能够与拉杆配合，使得拉杆沿轴向上下移动而非转动；
[0032]内螺纹齿轮安装于轴承上，电机与内螺纹齿轮驱动连接，内螺纹齿轮、轴承、拉杆夹钳及电机能够同时沿升降滑轨上下滑动；
[0033]控制箱分别与升降滑轨和电机通信连接。
[0034]进一步地，供气装置包括气泵与气瓶，气泵一端通过软管连接气瓶，另一端连接钻具，且气泵上能够显示探头中活塞的气压。
[0035]进一步地，探头设有多个活塞并竖向分布，通过供气装置控制各活塞的独立开合，每个活塞包括第一活塞板和第二活塞板，第一活塞板和第二活塞板呈竖向平行布设，第一活塞板和第二活塞板上各有一个燕尾槽，不同摩擦测试材料制成的材料摩擦片并通过燕尾槽固定于两个活塞板上，第一活塞板和第二活塞板之间设置有供气缸安装的间隙，且每个活塞板下侧有压力传感器。
[0036]进一步地，探头的传感器导线穿过内层张敛轴，在内层张敛轴顶端为第一环形导
线接口，中空活塞下端设有第二环形导线接口，传感器导线穿过中空活塞能够连接升降机，拉杆与钻具连接时，第二环形导线接口与第一环形导线接口连接，使传感器导线形成通路。
[0037]与现有技术相比本申请具有以下有益效果：1、本申请将钻孔与测试整合一体，减少扰动、缩短工期、使用更加灵活、且能实现多样化的材料
‑
土体摩擦系数测试；
[0038]2、本申请可实现钻孔、护壁与材料
‑
土体界面摩擦系数测试一体化，活瓣钻头钻进到指定深度，就可立马露出探头开展材料
‑
土体界面摩擦系数测试，完成测试后，探头缩回，活瓣钻头闭合，活瓣钻头又可进一步向深部钻进，如此反复循环，大大提高试验效率。且套管同时起到护壁作用，防止塌孔，提高测试结果的稳定性。探头隐藏在活瓣钻头中，不容易损坏。套本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.测试材料
‑
土体界面摩擦系数的钻孔剪切试验装置，其特征在于，包括：钻机系统(1)，用于安装套管(2)并提供动力；套管(2)，用于连接钻机系统(1)和传动端管(4)；拉杆(3)，用于将传动端管(4)从钻孔中取出，并能够连接钻具(5)带动钻具(5)上下移动；传动端管(4)，能够从套管(2)顶部穿入到达底部被套管(2)限位实现同轴旋转连接；钻具(5)，顶部与传动端管(4)的底部连接，能够在传动端管(4)带动下上下运动和转动，实现钻孔功能；升降机(6)，与监测记录仪(9)通信连接，用于连接拉杆(3)并通过拉杆(3)带动钻具(5)上下移动；操作平台(7)，固定于试验场所的地面或将试验场所的地面修整后作为操作平台(7)，用于可拆卸安装钻机系统(1)和升降机(6)；供气装置(8)，通过软管(8
‑
3)连接钻具(5)，用于控制钻具(5)上的探头的开闭；监测记录仪(9)，用于控制和处理升降机(6)的数据并将其可视化；其中所述钻具(5)底部设有可伸缩探头(5
‑
6)，该探头(5
‑
6)用于多个安装不同摩擦测试材料制成的摩擦片(5
‑6‑
3)，并通过压力传感器(5
‑6‑
5)检测摩擦测试时的压力。2.根据权利要求1所述的测试材料
‑
土体界面摩擦系数的钻孔剪切试验装置，其特征在于，所述钻机系统(1)包括钻机(1
‑
1)、钻机升降滑轨(1
‑
2)、控制单元(1
‑
3)以及横向滑轨(1
‑
4)，所述钻机(1
‑
1)与该套管(2)上端可拆卸连接，并提供向下钻探的动力，且所述钻机(1
‑
1)与所述钻机升降滑轨(1
‑
2)连接并能够在所述钻机升降滑轨(1
‑
2)上上下移动，所述控制单元(1
‑
3)与所述钻机(1
‑
1)通信连接，所述横向滑轨(1
‑
4)用于安装所述控制单元(1
‑
3)和所述钻机升降滑轨(1
‑
2)并安装于所述操作平台(7)上，以使得所述控制单元(1
‑
3)和所述钻机升降滑轨(1
‑
2)能够在所述横向滑轨(1
‑
4)上横向水平移动。3.根据权利要求1所述的测试材料
‑
土体界面摩擦系数的钻孔剪切试验装置，其特征在于，首节拉杆(3)下端设有连接传动端管(4)或钻具(5)的卡扣，非首节拉杆(3)上下两端均设有螺纹，能够连接下一节拉杆(3)，且首节拉杆(3)包括空心螺纹杆(3
‑
1)、内螺纹杆(3
‑
2)、顶盖(3
‑
3)以及中空活塞(3
‑
4)；所述空心螺纹杆(3
‑
1)能够与所述升降机(6)连接并在所述升降机(6)带动下上下移动；所述内螺纹杆(3
‑
2)和所述中空活塞(3
‑
4)仅设于首节拉杆(3)，且所述内螺纹杆(3
‑
2)内部中空并有内螺纹；所述中空活塞(3
‑
4)上部嵌套于所述内螺纹杆(3
‑
2)内，能够随着内螺纹杆(3
‑
2)的旋转上下移动，且当中空活塞(3
‑
4)向下移动时，能够锁紧固定所述钻具(5)的外层张敛轴(5
‑
2)，同时所述中空活塞(3
‑
4)中空且内有通气管，用于连接所述供气装置(8)的软管(8
‑
3)。4.根据权利要求1所述的测试材料
‑
土体界面摩擦系数的钻孔剪切试验装置，其特征在于，所述传动端管(4)包括传动端管外壳(4
‑
1)、滑动矛杆(4
‑
2)、弹簧(4
‑
4)以及花键套(4
‑
5)，所述传动端管(4)通过卡片(4
‑
3)固定于套管(2)底端，所述拉杆(3)连接所述滑动矛杆(4
‑
2)的矛头拔出传动端管(4)时，所述滑动矛杆(4
‑
2)并使所述卡片(4
‑
3)内缩进所述传动端管外壳(4
‑
1)，此时拉杆(3)能够将所述传动端管(4)从所述套管(2)中取出。
5.根据权利要求3所述的测试材料
‑
土体界面摩擦系数的钻孔剪切试验装置，其特征在于，所述钻具(5)包括钻具外壳(5
‑
1)、外层张敛轴(5
‑
2)、内层张敛轴(5
‑
3)、滑动切削板(5
‑
4)、活瓣钻头(5
‑
5)及探头(5

【专利技术属性】
技术研发人员：张智超，王智明，齐昌广，卢伟平，张汝良，叶宏伟，詹龙晔，
申请(专利权)人：福建省地质工程勘察院，
类型：新型
国别省市：