一种多功能钻孔土体各向异性参数测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多功能钻孔土体各向异性参数测试装置及方法，包括支撑机构

【技术实现步骤摘要】
一种多功能钻孔土体各向异性参数测试装置及方法


[0001]本专利技术属于岩土工程领域，涉及一种多功能钻孔土体各向异性参数测试装置及方法
。

技术介绍

[0002]土体各向异性的本质是指在沉积
、
固结过程和复杂应力作用下，土颗粒出现非均匀分布而导致的结构性差异，在宏观上表现为沿着不同方向，土体的参数存在差异，这些参数涵盖了力学
、
电场
、
磁场等多种领域
。
土体的各向异性是岩土工程中场地评价和稳定性分析的重要考虑因素
。
[0003]传统的静力触探测试是指利用压力装置将带有触探头的触探杆压入土中，通过量测系统测试土的锥尖阻力
、
侧壁摩阻力等，用来确定土的基本物理力学参数，如土的相对密实度
、
土的内摩擦角等
。
静力触探设备在贯入工作时，多采用轮式驱动
、
交替贯入的方式实现对探杆的连续贯入，随着深度增加，需要在地面上不断连接新的探杆，容易造成探杆的断裂，并且一次试验只能探测单一方向土体的参数
。
如果要探究土体的各向异性特征，需要完成大量的现场试验，试验过程费时费力
。
如何有效地利用现场测试，确定土体的各向异性参数仍然是岩土工程中亟待解决的难题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种多功能钻孔土体各向异性参数测试装置及方法，能够同时获取同一水平面四个方向上的各向异性多个参数，省时省力
。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种多功能钻孔土体各向异性参数测试装置，包括孔内测试装置；
[0007]孔内测试装置包括两个支撑机构
、
一个变径驱动机构和两个贯入测试机构；两个支撑机构分别位于孔内测试装置两端，支撑机构上设置有双向气缸，双向气缸输出方向为径向，双向气缸两端连接有支撑板；
[0008]变径驱动机构位于孔内测试装置中部，包括三个结构连接盘
、
多根结构支撑杆
、
两个串联气缸
、
连杆支座和连杆；三个结构连接盘沿轴向间隔排布，结构支撑杆将三个结构连接盘连接，位于上下两端的结构连接盘分别与两个支撑机构连接，两个串联气缸分别固定在位于中间的结构连接盘上下两侧；串联气缸活塞连接连杆支座，连杆支座铰接有四个连杆的首端；
[0009]两个贯入测试机构均由四个探针滑座和四个探针组成，探针滑座安装在位于上下两端的结构连接盘上，探针滑座内部滑动连接有探针，探针滑座朝外的一端设置有通孔，探针滑座顶部设置有通槽，连杆尾端穿过通槽与探针铰接；
[0010]探针首端设置有圆锥形的触探探头，触探探头的锥底设置有直流电法测试探头
。
[0011]优选的，两个支撑板相对设置，且均包括弧形的外板和内板，外板和内板间隔设
置，采用连接杆连接，双向气缸的两端与两个支撑板内板连接，支撑板的外板和内板之间设置有结构杆，结构杆靠近外板内侧设置
。
[0012]优选的，支撑机构两端均设置有结构盘，结构杆将两个结构盘连接，位于上下两端的结构连接盘分别与两个支撑机构的结构盘连接
。
[0013]进一步，孔内测试装置最上端位置的结构盘的顶盖中央设置有结构连接口
。
[0014]优选的，两个支撑机构的支撑板朝向垂直
。
[0015]优选的，四个探针滑座位于同一水平面，且相邻探针滑座垂直设置
。
[0016]优选的，直流电法测试探头包括电信号发出端和电信号接收端，其中一组四个探针上的直流电法测试探头均为电信号发出端，另一组四个探针上的直流电法测试探头均为电信号接收端
。
[0017]优选的，两个串联气缸的出气口分别连接一个位移同显器的进气口，位移同显器包括与串联气缸气腔体积相同的气缸，气缸设置有刻度活塞，进气口与气缸连接，刻度活塞上设置有与探针位移相对应的刻度
。
[0018]优选的，两个双向气缸和两个串联气缸均连接有气泵
。
[0019]一种基于所述多功能钻孔土体各向异性参数测试装置的测试方法，包括以下过程：
[0020]步骤1：将孔内测试装置放置到钻孔指定位置；
[0021]步骤2：到达制定测试位置后，双向气缸推动支撑板推入孔壁，为孔内测试装置提供支撑力；
[0022]步骤3：两个串联气缸推动连杆支座，连杆沿探针滑座推出探针，探针上的触探探头以及直流电法探头贯入侧壁土体；
[0023]步骤4：根据触探探头获取到的数据，计算出对应位置土体在四个传播方向上的内摩擦角和相对密实度；比较该点位水平面的四个方向上土的力学参数差异，从而分析出测试土体的各向异性性质；
[0024]步骤5：根据直流电法探头获取到的数据，计算出土体在四个传播方向上的电阻率；比较直流电法测试在四个传播方向上电阻率差异，从而分析出测试土体的各向异性性质；
[0025]步骤6；待测试完毕后，串联气缸反向收回连杆支座，从而实现收回探针动作，支撑机构的双向气缸将支撑板收回，再将孔内测试装置收回
。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0027]本专利技术通过两个支撑机构，能够将孔内测试装置悬空支撑在钻孔中，从而能够对任意深度处进行测试，克服了受测试深度和孔内空间的限制，每个串联气缸都同步控制四个探针的伸出，探针上设置有触探探头，能够得到土体在四个传播方向上的内摩擦角和相对密实度，上下两组探针都设置有直流电法探头，能够得到土体在四个传播方向上的电阻率，从而实现同时获取同一水平面四个方向上的各向异性多个参数，有效地揭示土体在未扰动状态下土体的各向异性参数，且具有灵活性好，省时省力的优点
。
[0028]进一步，结构杆能够限制支撑板的伸出长度
。
[0029]进一步，结构连接口能够连接金属杆，方便对孔内测试装置向钻孔内放置或取出
。
[0030]进一步，两个支撑机构的支撑板朝向垂直，能够从各个方向上对孔内测试装置进
行有效支撑
。
[0031]进一步，位移同显器能够显示探针的伸出距离，实现测试的精准控制，方便后续进行参数计算
。
附图说明
[0032]图1为本专利技术的测试原理示意图
。
[0033]图2为本专利技术的孔内测试装置未张开使用时的总体示意图
。
[0034]图3为本专利技术的孔内测试装置张开使用时的总体示意图
。
[0035]图4为本专利技术的支撑机构的结构示意图
。
[0036]图5为本专利技术的支撑机构收缩状态时的俯视图
。
[0037]图6为本专利技术的支撑机构展开状态时的俯视图
。
[0038]图7为本专利技术的支撑板的三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多功能钻孔土体各向异性参数测试装置，其特征在于，包括孔内测试装置
(1)
；孔内测试装置
(1)
包括两个支撑机构
(7)、
一个变径驱动机构
(8)
和两个贯入测试机构
(9)
；两个支撑机构
(7)
分别位于孔内测试装置
(1)
两端，支撑机构
(7)
上设置有双向气缸
(11)
，双向气缸
(11)
输出方向为径向，双向气缸
(11)
两端连接有支撑板
(12)
；变径驱动机构
(8)
位于孔内测试装置
(1)
中部，包括三个结构连接盘
(17)、
多根结构支撑杆
(18)、
两个串联气缸
(19)、
连杆支座
(21)
和连杆
(22)
；三个结构连接盘
(17)
沿轴向间隔排布，结构支撑杆
(18)
将三个结构连接盘
(17)
连接，位于上下两端的结构连接盘
(17)
分别与两个支撑机构
(7)
连接，两个串联气缸
(19)
分别固定在位于中间的结构连接盘
(17)
上下两侧；串联气缸
(19)
活塞连接连杆支座
(21)
，连杆支座
(21)
铰接有四个连杆
(22)
的首端；两个贯入测试机构
(9)
均由四个探针滑座
(23)
和四个探针
(24)
组成，探针滑座
(23)
安装在位于上下两端的结构连接盘
(17)
上，探针滑座
(23)
内部滑动连接有探针
(24)
，探针滑座
(23)
朝外的一端设置有通孔，探针滑座
(23)
顶部设置有通槽，连杆
(22)
尾端穿过通槽与探针
(24)
铰接；探针
(24)
首端设置有圆锥形的触探探头
(27)
，触探探头
(27)
的锥底设置有直流电法测试探头
(28)。2.
根据权利要求1所述的多功能钻孔土体各向异性参数测试装置，其特征在于，两个支撑板
(12)
相对设置，且均包括弧形的外板和内板，外板和内板间隔设置，采用连接杆连接，双向气缸
(11)
的两端与两个支撑板
(12)
内板连接，支撑板
(12)
的外板和内板之间设置有结构杆
(15)
，结构杆
(15)
靠近外板内侧设置
。3.
根据权利要求1所述的多功能钻孔土体各向异性参数测试装置，其特征在于，支撑机构
(7)
两端均设置有结构盘
(14)
，结构杆
(15)
将两个结构盘
(14)
连接，位于上下两端的结构连接盘
(17)
分别与两个支撑机构
(7)
的结构盘
(14)
连接
。4.
根据权利要求3所述的多功能钻孔土体各...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹杰，杨永林，万再新，刘鑫，石怀清，许伟能，高鹏，周远强，王东晶，董霄，李慧，陈建，冉磊，蔺佼，杨腾，魏真红，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：