一种黄土界面剪切性能原位测试便捷装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种黄土界面剪切性能原位测试便捷装置，包括计算机、护筒、静力触探探杆和齿轮，触探探杆与液压伸缩杆相连；在触探探杆的端部设置了圆锥形的双桥探头；在双桥探头上安装有锥尖阻力传感器以及含水率传感器；在探杆侧面安装有侧摩阻力传感器；探杆的另一端与转轴相连；转轴与齿轮连接；可切土下降至指定深度，通过地球物理方法对界面进行识别，确定界面的准确位置与倾斜角度；并转动齿轮改变探杆的方向，在精确识别界面的基础上用液压系统将探杆压入土中，并根据传感器测得锥尖阻力、侧摩阻力、孔隙水压力以及孔隙水压力的消散过程。本发明专利技术有效解决了传统静力触探仪只能在竖直方向上进行测试以及原位直剪试验只能用于浅表的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种黄土界面剪切性能原位测试便捷装置
本专利技术涉及岩土工程测试
，具体为一种黄土界面剪切性能原位测试便捷装置。
技术介绍
黄土地区正如火如荼地开展各类基础设施建设。由于黄土存在湿陷性、水敏性等不良工程特性，黄土地区工程建设在前期勘查工作中需要格外重视原状土各项参数的精准测试。实际建设活动中，黄土天然地层界面、填挖界面、含水层界面等界面处的土体抗剪强度参数往往是指导边坡、基坑等分项工程建设的控制指标，获取这些界面处精准的抗剪强度参数对工程建设活动至关重要。因此，开发一套可原位测试黄土界面剪切性能的便捷装置对黄土地区工程建设具有重要意义。目前可用于原位测试黄土抗剪强度参数的装置有现场直接剪切装置、扁铲侧胀仪、旁压仪等。这些装置用于非界面处黄土已积累大量工程经验，取得良好效果，但用于界面处往往由于不能准确识别界面的位置以及难以调节探头的角度，造成测试数据不够精准，影响建设质量。目前，国内还没有能够精准测试界面黄土抗剪强度参数的装置投入实际应用，开发一套操作便捷、价格低廉的原位测试黄土界面剪切性能的装置迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种黄土界面剪切性能原位测试便捷装置，解决了
技术介绍
提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种黄土界面剪切性能原位测试便捷装置，包括：计算机、一号齿轮、二号齿轮、护筒和静力触探探杆，所述静力触探探杆与液压伸缩杆相连；在静力触探探杆的端部设置了圆锥形的双桥探头；在双桥探头上安装有锥尖阻力传感器以及含水率传感器；静力触探探杆侧面安装有侧摩阻力传感器；静力触探探杆另一端与转轴相连；转轴与齿轮连接。计算机通过传输线控制油泵和伺服电机；油泵通过输油管4输出油；伺服电机的输出轴与一号齿轮连接，一号齿轮与二号齿轮啮合，二号齿轮和转轴相连。静力触探探杆包括液压伸缩杆、锥尖阻力传感器、孔隙水压力传感器、陀螺仪、连接端口和侧摩阻力传感器；连接端口与转轴相连。液压伸缩杆与静力触探探杆相连；静力触探探杆与连接端口相连。优选的，一种黄土界面剪切性能原位测试便捷装置的抗剪强度测试方法，包括以下步骤：步骤S1：通过切削元件切削土体并借助滑轮下滑至指定地点。步骤S2：通过地球物理方法对界面进行识别，确定界面的准确位置与倾斜角度。步骤S3：通过动力系统转动齿轮，调整静力触探探杆角度。步骤S4：启动液压装置，增长静力触探探杆长度，使静力触探探杆压入土中；通过传感器检测数据并经传输线输入计算机中。步骤S5：根据S4得到压入上土层及下土层时的锥尖阻力qc1、qc2。步骤S6：由公式Cu＝α*(qc/14)计算上下土层的不排水抗剪强度Cu1及Cu2；其中Cu1＝α1*(qc1/14)、Cu2＝α2*(qc2/14)。步骤S7：根据S6得到的数据，通过公式Cu＝α*(qc/14)计算上下土层交界处的不排水抗剪强度Cu3；其中Cu3＝β1*α1*(qc1/14)+β2*α2*(qc2/14)。步骤S8：根据S7得到的数据，用库伦公式计算c、φ。步骤S9：根据S8得到各个时刻的孔隙水压力值，用公式计算超孔压比再由公式计算固结度U。步骤S10：根据S4得到侧摩阻力fs与qc，可以根据其二者的比值FR＝fs/qc对土样进行划分。优选的，所述步骤S3具体为：计算机通过传输线向伺服电机下达指令，在收到指令后伺服电机通过输出轴带动一号齿轮和二号齿轮转动，二号齿轮带动转轴转动，静力触探探杆随转轴转动并转至指定角度。优选的，所述步骤S4具体为：静力触探探杆转至指定角度后由计算机通过传输线向油泵下达指令，在收到指令后油泵通过输油管向液压伸缩杆压入油使伸缩杆伸长并压入土中。优选的，所述步骤S5具体为：通过静力触探探杆分别压入相邻的两土层，在此过程中，通过锥尖阻力传感器测量锥尖阻力，分别为qc1、qc2；并通过传输线将数据上传至计算机。优选的，所述步骤S6具体为：由公式Cu＝α*(qc/14)计算两土层的不排水抗剪强度Cu1及Cu2。其中Cu1＝α1*(qc1/14)、Cu2＝α2*(qc2/14)。优选的，所述步骤S7具体为：根据步骤S6得到的数据，通过公式Cu＝α*(qc/14)计算上下土层交界处的不排水抗剪强度Cu3；其中Cu3＝β1*α1*(qc1/14)+β2*α2*(qc2/14)。优选的，所述步骤S8具体为：根据步骤S7得到的数据，用库伦公式计算c、φ。优选的，所述步骤S9具体为：根据步骤S4得到各个时刻的孔隙水压力值，用公式计算超孔压比再由公式计算固结度U优选的，所述步骤S10具体为：据步骤S4得到侧摩阻力fs与qc，可以根据其二者的比值FR＝fs/qc对土样进行划分。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术可切土下降至指定深度，通过地球物理方法对界面进行识别，确定界面的准确位置与倾斜角度。并转动齿轮改变探杆的方向，在精确识别界面的基础上用液压系统将探杆压入土中，并根据传感器测得锥尖阻力、侧摩阻力、孔隙水压力以及孔隙水压力的消散过程。有效解决了传统静力触探仪只能在竖直方向上进行测试以及原位直剪试验只能用于浅表的问题。附图说明图1为本专利技术的整体布置图；图2为本专利技术静力触探探杆的构造图；图3为本专利技术液压伸缩杆的构造图；图4为本专利技术静力触探探杆旋转图；图5为本专利技术静力触探探杆的贯入图。图中：1、控制油泵；2、传输线；3、计算机4、输油管；5、一号齿轮；6、二号齿轮；7、转轴；8、液压伸缩杆；9、护筒；10、伺服电机；11、液压伸缩杆；12、静力触探探杆；14、锥尖阻力传感器；15、孔隙水压力传感器；16、陀螺仪；17、连接端口；18、侧摩阻力传感器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1至图5，本专利技术提供一种黄土界面剪切性能原位测试便捷装置技术方案：如图1所示，一种黄土界面剪切性能原位测试便捷装置，包括计算机3、护筒9、静力触探探杆12、一号齿轮5和二号齿轮6，静力触探探杆12与液压伸缩杆8相连；在静力触探探杆12的端部设置了圆锥形的双桥探头；探杆的另一端与转轴7相连；转轴7与齿轮6连接；计算机3通过传输线2控制油泵1和伺服电机10；油泵1通过输油管4输出油；伺服电机10的输出轴与一号齿轮5连接，一号齿轮5与二号齿轮6啮合，二号齿轮6和转轴7相连。如图2所示：在双桥探头上安装有锥尖阻力传感器14以及含水率传感器15；在静力触探探杆12侧面安装有侧摩阻力传感器18；如图3所示：伸缩杆8与静力触探探杆12相连；静力触探探杆12与连接端口19相连；本专利技术还提供了一种抗剪强度测试方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种黄土界面剪切性能原位测试便捷装置，包括：计算机(3)、一号齿轮(5)、二号齿轮(6)、护筒(9)和静力触探探杆(12)，其特征在于：所述静力触探探杆(12)与液压伸缩杆(8)相连；在静力触探探杆(12)的端部设置了圆锥形的双桥探头；在双桥探头上安装有锥尖阻力传感器(14)以及含水率传感器(15)；静力触探探杆(12)侧面安装有侧摩阻力传感器(18)；静力触探探杆(12)另一端与转轴(7)相连；转轴(7)与齿轮(6)连接；/n计算机(3)通过传输线(2)控制油泵(1)和伺服电机(10)；油泵(1)通过输油管(4)输出油；伺服电机(10)的输出轴与一号齿轮(5)连接，一号齿轮(5)与二号齿轮(6)啮合，二号齿轮(6)和转轴(7)相连；/n静力触探探杆(12)包括液压伸缩杆(11)、锥尖阻力传感器(14)、孔隙水压力传感器(15)、陀螺仪(16)、连接端口(17)和侧摩阻力传感器(18)；连接端口(17)与转轴(7)相连；/n液压伸缩杆(8)与静力触探探杆(12)相连；静力触探探杆(12)与连接端口(19)相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种黄土界面剪切性能原位测试便捷装置，包括：计算机(3)、一号齿轮(5)、二号齿轮(6)、护筒(9)和静力触探探杆(12)，其特征在于：所述静力触探探杆(12)与液压伸缩杆(8)相连；在静力触探探杆(12)的端部设置了圆锥形的双桥探头；在双桥探头上安装有锥尖阻力传感器(14)以及含水率传感器(15)；静力触探探杆(12)侧面安装有侧摩阻力传感器(18)；静力触探探杆(12)另一端与转轴(7)相连；转轴(7)与齿轮(6)连接；
计算机(3)通过传输线(2)控制油泵(1)和伺服电机(10)；油泵(1)通过输油管(4)输出油；伺服电机(10)的输出轴与一号齿轮(5)连接，一号齿轮(5)与二号齿轮(6)啮合，二号齿轮(6)和转轴(7)相连；
静力触探探杆(12)包括液压伸缩杆(11)、锥尖阻力传感器(14)、孔隙水压力传感器(15)、陀螺仪(16)、连接端口(17)和侧摩阻力传感器(18)；连接端口(17)与转轴(7)相连；
液压伸缩杆(8)与静力触探探杆(12)相连；静力触探探杆(12)与连接端口(19)相连。


2.根据权利要求1所述的一种黄土界面剪切性能原位测试便捷装置的抗剪强度测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：通过切削元件切削土体并借助滑轮下滑至指定地点；
步骤S2：通过地球物理方法对界面进行识别，确定界面的准确位置与倾斜角度；
步骤S3：通过动力系统转动齿轮，调整静力触探探杆(12)角度；
步骤S4：启动液压装置，增长静力触探探杆(12)长度，使静力触探探杆(12)压入土中；通过传感器检测数据并经传输线输入计算机(3)中；
步骤S5：根据S4得到压入上土层及下土层时的锥尖阻力qc1、qc2；
步骤S6：由公式Cu＝α*(qc/14)计算上下土层的不排水抗剪强度Cu1及Cu2；其中Cu1＝α1*(qc1/14)、Cu2＝α2*(qc2/14)；
步骤S7：根据S6得到的数据，通过公式Cu＝α*(qc/14)计算上下土层交界处的不排水抗剪强度Cu3；其中Cu3＝β1*α1*(qc1/14)+β2*α2*(qc2/14)；
步骤S8：根据S7得到的数据，用库伦公式计算c、φ；
步骤S9：根据S8得到各个时刻的孔隙水压力值，用公式计算超孔压比再由公式计算固结度U；
步骤S10：根...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰恒星，包含，马扬帆，晏长根，李郎平，董忠红，刘鑫，许江波，裴润生，刘长青，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，长安大学，
类型：发明
国别省市：北京;11