标准贯入试验监测系统及监测方法技术方案

本申请提供了一种标准贯入试验监测系统及监测方法，标准贯入试验监测系统包括试验装置和监测装置；试验装置包括贯入组件、悬吊组件和标识组件；贯入组件用于贯入土层中，悬吊组件用于对贯入组件进行悬吊或在贯入组件需要贯入土层中时释放对贯入组件的悬吊，标识组件设置在贯入组件中；监测装置设置在试验装置的一侧，用于向悬吊组件发送控制启停信号，并与标识组件配合，对贯入组件贯入土层的贯入次数进行计算，已完成对标准贯入试验的监测。本申请能够对标准贯入试验进行全程监测，提高标准贯入试验的准确性，减少人工劳动强度，提升安全性。安全性。安全性。

【技术实现步骤摘要】
标准贯入试验监测系统及监测方法


[0001]本申请属于岩土勘察标贯试验领域，具体涉及一种标准贯入试验监测系统及监测方法。

技术介绍

[0002]标准贯入试验是动力触探的一种，是现场测定砂或黏性土的承载力的一种方法。试验时将重量为63.5KG的标贯锤提升76cm，使其自由下落，首先将贯入器预打入土层15cm，然后再记录打入30cm时的锤击数，即标准贯入数N，通过N的大小来判定场地土体的密实度和液化情况，以及砂土或粘性土的地基承载力。标准贯入试验在岩土工程中具有举足轻重的地位，野外试验数据的获得直接决定勘察报告中粉土、粉砂的密实度和液化的精确度。
[0003]目前，在勘察现场一般均采用自动脱钩的自由落锤法结合人工计数的方式进行标准贯入试验。该方法基本都是利用人工事先在钻杆上标记长度，然后人工目测判定标准贯入头的入土深度并记录数据，具有一定的主观性，人工标记可能存在误差，得出的数据有时难以反映出场地的真实情况。同时，现有的标准贯入试验方式容易导致高空坠落事故，具有一定的危险性。
[0004]申请内容
[0005]为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种标准贯入试验监测系统及监测方法。
[0006]根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种标准贯入试验监测系统，其包括试验装置和监测装置；所述试验装置包括贯入组件、悬吊组件和标识组件；
[0007]所述贯入组件用于贯入土层中，所述悬吊组件用于对所述贯入组件进行悬吊或在所述贯入组件需要贯入土层中时释放对所述贯入组件的悬吊，所述标识组件设置在所述贯入组件中；
[0008]所述监测装置设置在所述试验装置的一侧，用于向所述悬吊组件发送控制启停信号，并与所述标识组件配合，对所述贯入组件贯入土层的贯入次数进行计算，已完成对标准贯入试验的监测。
[0009]上述标准贯入试验监测系统中，所述贯入组件包括钻杆、标准贯入器、标贯锤和锤垫；
[0010]所述钻杆的一端设置有所述标准贯入器，所述标准贯入器用于贯入土层中；所述钻杆的另一端套设有所述标贯锤，所述标贯锤能够沿所述钻杆做自由落体运动；位于所述标准贯入器和标贯锤之间，在所述钻杆的外壁上固定套设有所述锤垫；所述标贯锤沿所述钻杆做自由落体运动的过程中能够落在所述锤垫上。
[0011]进一步地，所述标识组件包括遮挡筒、第一特征标识、第二特征标识和第三特征标识；靠近所述钻杆连接有所述标准贯入器的一端，所述遮挡筒套设在所述钻杆的外壁上，其用于遮挡所述监测装置的视线；
[0012]位于所述锤垫和遮挡筒之间，在所述钻杆上设置有第一特征标识和第二特征标
识；所述第一特征标识的底端与所述遮挡筒的顶端之间的间距为 15cm，所述第二特征标识的底端与所述第一特征标识的顶端之间的间距为 30cm；所述第三特征标识固定设置在所述标贯锤上。
[0013]更进一步地，所述第一特征标识、第二特征标识和第三特征标识均采用磁性标记贴纸。
[0014]进一步地，所述监测装置包括壳体、设置在所述壳体中的电源模块、数据处理模块、数据存储模块、第一无线通信模块、GPS定位模块以及设置在所述壳体的外侧面上的摄像头和显示屏；
[0015]所述电源模块、数据存储模块、第一无线通信模块、GPS定位模块、摄像头和显示屏均与所述数据处理模块连接；
[0016]所述第一无线通信模块配置有第一天线，其用于与所述悬吊组件进行通信；所述GPS定位模块用于获取钻孔的位置；所述摄像头用于获取标贯试验现场的监测图像；所述数据处理模块中配置有图像识别算法，其用于处理标贯试验现场的监测图像；所述数据存储模块用于存储处理结果；
[0017]所述显示屏为所述监测装置的可视化界面，其用于显示拍摄画面和试验信息，还用于显示所述监测装置的电量和内存信息；所述拍摄画面中显示有标准贯入器目标识别框，其中，标准贯入器目标识别框中显示有第一特征标识目标识别框、第二特征标识目标识别框和第三特征标识目标识别框。
[0018]更进一步地，在所述显示屏的下方还设置有操作按钮，所述操作按钮包括开始按钮、结果按钮、设置按钮和复位按钮。
[0019]更进一步地，位于所述壳体的外侧，在所述摄像头与壳体的连接处绕所述摄像头设置有环形补光灯。
[0020]更进一步地，所述监测装置还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与数据处理模块连接，其用于在标准贯入试验结束后发出蜂鸣声，以进行提示。
[0021]进一步地，所述悬吊组件包括三脚立柱、滑轮和电控子组件；所述三脚立柱设置在地面上，其顶端设置有所述滑轮；位于所述三脚立柱的一侧，在地面上设置有所述电控子组件；
[0022]所述电控子组件包括控制器、电机、第二无线通信模块和卷线器，所述控制器与所述电机和第二无线通信模块连接，所述电机的输出轴上连接有所述卷线器，所述卷线器上绕设有所述钢索，所述钢索通过所述滑轮与标贯锤连接；所述第二无线通信模块配置有第二天线；所述控制器通过所述第二无线通信模块与所述监测装置进行通信；所述监测装置向所述控制器发送启停控制信号，所述控制器控制所述电机的运转，所述电机通过所述卷线器、滑轮和钢索对所述标贯锤进行提拉或释放。
[0023]根据本申请实施例的第二方面，本申请还提供了一种标准贯入试验监测方法，其包括以下步骤：
[0024]设置上述任一项所述的标准贯入试验监测系统；
[0025]训练用于识别特征标记和标贯锤外形的目标检测神经网络，将训练完成的目标检测神经网络模型文件导入监测装置中，所述监测装置用于对接收到的摄像头拍摄的图像输出监测结果；
[0026]调整监测装置，使其显示屏中显示标准贯入器目标识别框，且标准贯入器目标识别框中显示有第一特征标识目标识别框、第二特征标识目标识别框和第三特征标识目标识别框；
[0027]在钻杆上自遮挡筒向上15cm和45cm的位置分别设置第一特征标识和第二特征标识，将第三特征标识设置在标贯锤上；位于钻杆上，将标贯锤设置在锤垫上方76cm处；
[0028]点击监测装置上的开始按钮，监测装置向电控子组件发送控制启动信号，开始进行标准贯入试验，同时开始进行试验录像；
[0029]反复落锤数次后，当摄像头的拍摄画面中第一特征标识被遮挡筒遮挡消失时，表明标准贯入器贯入土层的深度达到15cm，监测装置开始记录视频每帧画面中第三特征标识目标识别框的左上角角点在视频图像中的纵坐标，纵坐标随时间形成y
‑
t曲线；当摄像头的拍摄画面中第二特征标识被遮挡筒遮挡消失时，表明标准贯入器又贯入土层30cm，标准贯入试验完成；
[0030]监测装置向电控子组件发送控制停止信号，电控子组件控制标贯锤停止运行，同时摄像头停止拍摄；
[0031]数据处理模块对y
‑
t曲线进行处理，得到y
‑
t曲线的极大值点的个数a 或极小值点个数b，则贯入次数为a
‑
1或b；
[0032]记录当前次标准贯入试验的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种标准贯入试验监测系统，其特征在于，包括试验装置和监测装置；所述试验装置包括贯入组件、悬吊组件和标识组件；所述贯入组件用于贯入土层中，所述悬吊组件用于对所述贯入组件进行悬吊或在所述贯入组件需要贯入土层中时释放对所述贯入组件的悬吊，所述标识组件设置在所述贯入组件中；所述监测装置设置在所述试验装置的一侧，用于向所述悬吊组件发送控制启停信号，并与所述标识组件配合，对所述贯入组件贯入土层的贯入次数进行计算，已完成对标准贯入试验的监测。2.根据权利要求1所述的标准贯入试验监测系统，其特征在于，所述贯入组件包括钻杆、标准贯入器、标贯锤和锤垫；所述钻杆的一端设置有所述标准贯入器，所述标准贯入器用于贯入土层中；所述钻杆的另一端套设有所述标贯锤，所述标贯锤能够沿所述钻杆做自由落体运动；位于所述标准贯入器和标贯锤之间，在所述钻杆的外壁上固定套设有所述锤垫；所述标贯锤沿所述钻杆做自由落体运动的过程中能够落在所述锤垫上。3.根据权利要求2所述的标准贯入试验监测系统，其特征在于，所述标识组件包括遮挡筒、第一特征标识、第二特征标识和第三特征标识；靠近所述钻杆连接有所述标准贯入器的一端，所述遮挡筒套设在所述钻杆的外壁上，其用于遮挡所述监测装置的视线；位于所述锤垫和遮挡筒之间，在所述钻杆上设置有第一特征标识和第二特征标识；所述第一特征标识的底端与所述遮挡筒的顶端之间的间距为15cm，所述第二特征标识的底端与所述第一特征标识的顶端之间的间距为30cm；所述第三特征标识固定设置在所述标贯锤上。4.根据权利要求3所述的标准贯入试验监测系统，其特征在于，所述第一特征标识、第二特征标识和第三特征标识均采用磁性标记贴纸。5.根据权利要求2所述的标准贯入试验监测系统，其特征在于，所述监测装置包括壳体、设置在所述壳体中的电源模块、数据处理模块、数据存储模块、第一无线通信模块、GPS定位模块以及设置在所述壳体的外侧面上的摄像头和显示屏；所述电源模块、数据存储模块、第一无线通信模块、GPS定位模块、摄像头和显示屏均与所述数据处理模块连接；所述第一无线通信模块配置有第一天线，其用于与所述悬吊组件进行通信；所述GPS定位模块用于获取钻孔的位置；所述摄像头用于获取标贯试验现场的监测图像；所述数据处理模块中配置有图像识别算法，其用于处理标贯试验现场的监测图像；所述数据存储模块用于存储处理结果；所述显示屏为所述监测装置的可视化界面，其用于显示拍摄画面和试验信息，还用于显示所述监测装置的电量和内存信息；所述拍摄画面中显示有标准贯入器目标识别框，其中，标准贯入器目标识别框中显示有第一特征标识目标识别框、第二特征标识目标识别框和第三特征标识目标识别框。6.根据权利要求5所述的标准贯入试验监测系统，其特征在于，在所述显示屏的下方还设置有操作按钮，所述操作按钮包括开始按钮、结果按钮、设置按钮和复位按钮...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖敏杰，郭猛闯，房连军，范宇飞，
申请(专利权)人：中国土木工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：