一種手持式路基斜面壓實(shí)度測量儀的制作方法
【專利說明】一種手持式路基斜面壓實(shí)度測量儀
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于道路施工測量儀，具體涉及一種手持式路基斜面壓實(shí)度測量儀。
【背景技術(shù)】
[0003]在道路施工中，壓實(shí)度是路基路面施工質(zhì)量檢測的關(guān)鍵指標(biāo)之一，壓實(shí)度指的是土或其他筑路材料壓實(shí)后的干密度與標(biāo)準(zhǔn)最大干密度之比，以百分率表示。表征現(xiàn)場壓實(shí)后的密度狀況，壓實(shí)度越高，密度越大，材料整體性能越好。
[0004]路基邊坡斜面的穩(wěn)定性有著重要的工程意義。一是路基斜面的壓實(shí)度與滲透性有關(guān)，在暴雨條件下，壓實(shí)度小的路基邊坡斜面容易滲水，對(duì)整個(gè)路基的穩(wěn)定性造成潛在隱患。二是在地震情況下，壓實(shí)度小的路基邊坡易發(fā)生土體坍塌滑落，造成路基的整體破壞
目前路基壓實(shí)度的測量方法采用灌砂法和核子密度儀檢測，后者儀器造價(jià)較高其輻射較大，故工程實(shí)踐中灌沙法適用更為普遍。
[0005]灌沙法基本原理是利用粒徑0.30?0.60mm或0.25?0.50mm清潔干凈的均勾砂，從一定高度自由下落到試洞內(nèi)，按其單位重不變的原理來測量試洞的容積(即用標(biāo)準(zhǔn)砂來置換試洞中的集料)，并結(jié)合集料的含水量來推算出試樣的實(shí)測干密度。即在路基面上挖出試洞，并測出挖出土樣的重量和含水率，再用灌沙法算出試洞的體積，最終得到土樣的密度。
[0006]然而，灌砂法是目前很多工程現(xiàn)場測定壓實(shí)度的主要方法，表面看上去簡單，但實(shí)際操作時(shí)常常不好掌握，容易引起較大誤差，經(jīng)常引發(fā)質(zhì)量檢測、監(jiān)督部門與施工單位之間爭議。故而需要足夠的操作水平。而且挖掘取土過程耗時(shí)費(fèi)力，需要測量點(diǎn)位往往較多，不便于操作。更為重要的是，對(duì)于路基斜面壓實(shí)度的測量，由于路基斜面不是水平方向，漏沙下落無法自由填滿試洞，灌砂法對(duì)其壓實(shí)度無法進(jìn)行有效測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種操作方便，準(zhǔn)確度較精確且結(jié)構(gòu)簡單的手持式路基斜面壓實(shí)度測量儀。
[0008]本發(fā)明提供的手持式路基斜面壓實(shí)度測量儀，包括豎桿，豎桿的上部設(shè)有電磁鐵，下端設(shè)有入土探針，在入土探針和豎桿之間設(shè)有力傳感器和加速度傳感器，在電磁鐵和力傳感器之間的豎桿上套設(shè)有重錘以及緩沖彈簧。
[0009]所述豎桿的下端設(shè)有支架，所述力傳感器和加速度傳感器設(shè)在支架上，所述緩沖彈簧設(shè)在支架的頂部。
[0010]所述支架由上支撐板、中支撐板和下支撐板組成，所述上支撐板和中支撐板之間以及中支撐板和下支撐板之間均通過導(dǎo)向滑桿連接；所述緩沖彈簧設(shè)在金屬豎桿下部位于支架上支撐板的頂部，所述力傳感器固定在上支撐板的下面，所述加速度傳感器固定在下支撐板上，所述入土探針設(shè)在所述下支撐板的底部。
[0011 ] 所述入土探針采用多節(jié)管螺紋連接結(jié)構(gòu)。
[0012]所述豎桿的上部設(shè)有三角支架。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
1、可以在施工過程中合理測量出斜面壓實(shí)度，并達(dá)到一定精度要求，便于進(jìn)行技術(shù)參數(shù)控制，使得路基結(jié)構(gòu)更安全可靠；
2、攜帶方便，操作簡單快捷，且可即時(shí)顯示測量結(jié)果，可以對(duì)現(xiàn)有路段的路基斜面邊坡進(jìn)行勘測分級(jí)，作為施工過程中質(zhì)量控制的依據(jù)，并為路基相關(guān)日常維護(hù)以及日后防護(hù)措施提供可靠依據(jù)。
[0014]本發(fā)明較好地克服了現(xiàn)有方法和儀器均不能有效測量出路基斜面邊坡的壓實(shí)度從而判斷其穩(wěn)定性的問題。
[0015]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是入土探針的加速度隨時(shí)間變化的曲線圖。
[0018]圖3是入土探針的位移隨時(shí)間變化曲線圖。
[0019]圖4是應(yīng)力隨時(shí)間變化曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明的手持式路基斜面壓實(shí)度測量儀如圖1所示，包括表面光滑的金屬豎桿3，金屬豎桿3上套設(shè)有金屬重錘2以及緩沖彈簧4，金屬豎桿3的上部設(shè)有電磁鐵I并鉸接有三角支架9，金屬豎桿3的下端設(shè)有支架5 ;支架5由上支撐板501、中支撐板502和下支撐板503組成，上支撐板501和中支撐板502之間通過導(dǎo)向滑桿504連接，導(dǎo)向滑桿504的下端固定在中支撐板502上，導(dǎo)向滑桿504的上端穿過上支撐板501由螺母506固定，上支撐板501可沿導(dǎo)向滑桿504相對(duì)于中支撐板502向下滑動(dòng)，中支撐板502和下支撐板503之間通過導(dǎo)向滑桿505連接，導(dǎo)向滑桿505的下端固定在下支撐板503上，導(dǎo)向滑桿505的上端穿過中支撐板502由螺母506'固定，中支撐板502可沿導(dǎo)向滑桿505相對(duì)于下支撐板502向下滑動(dòng)；緩沖彈簧4設(shè)在金屬豎桿3下部位于支架5上支撐板501頂部的止動(dòng)塊301上，支架5內(nèi)沿金屬豎桿3軸向從上至下設(shè)有力傳感器6和加速度傳感器7，其中力傳感器6固定在上支撐板501的下面與設(shè)在中支撐板502上面的凸塊507對(duì)應(yīng)，加速度傳感器7固定在下支撐板503上，支架5下支撐板503的底部設(shè)有入土探針8 ;金屬豎桿3長150cm,直徑3cm，入土探針的長度為Im左右，可采用多節(jié)管連接結(jié)構(gòu)，管節(jié)與管節(jié)之間采用螺紋扭結(jié)，且入土探針有不同直徑可供選擇(lcm/0.5cm/0.2cm)，測量以及試驗(yàn)過程中可根據(jù)具體要求確定探針深度以及直徑。
[0021 ] 實(shí)驗(yàn)時(shí)，在路基邊坡斜面選擇好測量點(diǎn)位后，架設(shè)本發(fā)明儀器，并由三腳架固定，使得測量儀金屬豎桿3沿斜面法向方向與斜面垂直，金屬重錘2在試驗(yàn)前吸附在金屬豎桿3上部的電磁鐵I上，測量時(shí)，啟動(dòng)電磁鐵I開關(guān)，使電磁鐵I失去磁力，金屬重錘2沿著金屬豎桿3向下自由下落并砸向緩沖彈簧4，此設(shè)計(jì)可減少在放置金屬重錘2時(shí)人為操作誤差，提高測量結(jié)果準(zhǔn)確性。當(dāng)金屬重錘2下落時(shí)，將重力通過上支撐板501傳遞到力傳感器6，力傳感器6又將力傳遞到中支撐板502，通過中支撐板502再傳遞到加速度傳感器7和下支撐板503，會(huì)使得固定在下支撐板503上的入土探針8在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生方向變化的加速度，通過加速度傳感器7可得到入土探針8的加速度隨時(shí)間變化的曲線，見圖2。將得到的加速度曲線進(jìn)行二次積分，可得到入土探針8的位移隨時(shí)間變化曲線，見圖3。同樣在試驗(yàn)過程中由于金屬重錘2的砸落，使得緩沖彈簧4壓縮產(chǎn)生不斷變化的彈簧力，其大小可由力傳感器6測出，由此可得到應(yīng)力隨時(shí)間變化曲線，見圖4。在得到位移隨時(shí)間變化曲線和應(yīng)力隨時(shí)間變化曲線后，分別得到位移變化最大值和應(yīng)力變化最大值將兩者峰值之比定義為路基邊坡斜面固結(jié)系數(shù)尤/，見式(1)，其中固結(jié)系數(shù)心是與壓實(shí)度呈線性正相關(guān)的參數(shù)，故可由固結(jié)系數(shù)判別壓實(shí)度的大小。
[0022]Ki= σ max/ umax (MN/m )(I)
力傳感器6和加速度傳感器7采集的數(shù)據(jù)可通過無線電信號(hào)傳送到外部數(shù)據(jù)采集儀，數(shù)據(jù)采集儀通過無線接收器接收無線信號(hào)，并且數(shù)據(jù)采集儀可進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及計(jì)算處理。
[0023]重錘2針對(duì)不同土質(zhì)選擇不同重錘質(zhì)量，可選范圍為5KG/10KG/15KG。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種手持式路基斜面壓實(shí)度測量儀，其特征是包括豎桿，豎桿的上部設(shè)有電磁鐵，下端設(shè)有入土探針，在入土探針和豎桿之間設(shè)有力傳感器和加速度傳感器，在電磁鐵和力傳感器之間的豎桿上套設(shè)有重錘以及緩沖彈簧。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手持式路基斜面壓實(shí)度測量儀，其特征是所述豎桿的下端設(shè)有支架，所述力傳感器和加速度傳感器設(shè)在支架上，所述緩沖彈簧設(shè)在支架的頂部。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的手持式路基斜面壓實(shí)度測量儀，其特征是所述支架由上支撐板、中支撐板和下支撐板組成，所述上支撐板和中支撐板之間以及中支撐板和下支撐板之間均通過導(dǎo)向滑桿連接；所述緩沖彈簧設(shè)在金屬豎桿下部位于支架上支撐板的頂部，所述力傳感器固定在上支撐板的下面，所述加速度傳感器固定在下支撐板上，所述入土探針設(shè)在所述下支撐板的底部。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的手持式路基斜面壓實(shí)度測量儀，其特征是所述入土探針采用多節(jié)管螺紋連接結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的手持式路基斜面壓實(shí)度測量儀，其特征是所述豎桿的上部設(shè)有三角支架。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種手持式路基斜面壓實(shí)度測量儀，包括豎桿，豎桿的上部設(shè)有電磁鐵，下端設(shè)有入土探針，在入土探針和豎桿之間設(shè)有力傳感器和加速度傳感器，在電磁鐵和力傳感器之間的豎桿上套設(shè)有重錘以及緩沖彈簧。其優(yōu)點(diǎn)：1、可以在施工過程中合理測量出斜面壓實(shí)度，并達(dá)到一定精度要求，便于進(jìn)行技術(shù)參數(shù)控制，使得路基結(jié)構(gòu)更安全可靠；2、攜帶方便，操作簡單快捷，且可即時(shí)顯示測量結(jié)果，可以對(duì)現(xiàn)有路段的路基斜面邊坡進(jìn)行勘測分級(jí)，作為施工過程中質(zhì)量控制的依據(jù)，并為路基相關(guān)日常維護(hù)以及日后防護(hù)措施提供可靠依據(jù)。本發(fā)明較好地克服了現(xiàn)有方法和儀器均不能有效測量出路基斜面邊坡的壓實(shí)度從而判斷其穩(wěn)定性的問題。
【IPC分類】E02D1/00
【公開號(hào)】CN105155501
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510516522
【發(fā)明人】張升, 滕繼東, 梁思皓, 賀佐躍, 劉巖
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年8月21日