拆裝式可視化靜力觸探探頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及巖土工程領(lǐng)域，特別涉及一種能夠提供可視化圖像和準(zhǔn)確測試參數(shù)的靜力觸探裝置，具體是一種拆裝式可視化靜力觸探探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]靜力觸探是利用液壓或機(jī)械傳動裝置，將圓錐形金屬探頭壓入地基土中，探頭受到壓入阻力，探頭中所貼的電阻應(yīng)變片發(fā)生相應(yīng)變形而改變電阻，通過電阻應(yīng)變儀量測電阻應(yīng)變片的微應(yīng)變數(shù)值，計(jì)算貫入阻力的大小，判定地基土的工程性質(zhì)。靜力觸探的作為巖土工程原位勘察的常用手段，可以用來確定土的變形模量、容許承載力等。
[0003]但是傳統(tǒng)的靜力觸探作為一種獲得土層物理力學(xué)性質(zhì)的方法，不能取土，不能直觀地對土層土體進(jìn)行描述，必須通過曲線特點(diǎn)來推斷土性或與鉆探法相結(jié)合才能完成地基土的定名和地質(zhì)剖面圖的繪制。當(dāng)需要快速獲得地基土名稱、類型、承載力及地質(zhì)剖面圖時(shí)，傳統(tǒng)靜力觸探與鉆探法相結(jié)合的方法就顯得效率低下、成本偏高或準(zhǔn)確性差。此外，對于難以直接獲取原狀土的飽和砂土、軟土等類型土質(zhì)，也必須采用工程鉆探來為其定名，這也增加了這類土勘察的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本。
[0004]另外，隨著社會工業(yè)化發(fā)展，土體污染情況屢見不鮮。土體受污染后的污染程度及分布情況的判定顯得尤為重要。單純依賴室內(nèi)試驗(yàn)方法及常規(guī)原位檢測進(jìn)行土體污染判定，可能由于受到取樣擾動的影響，給出可靠性較差的判定結(jié)果。這就要求能通過原位勘測技術(shù)判定土體的污染程度。在不擾動土體情況下，如果能夠通過成像技術(shù)直接觀測受污染土層土體的圖像，以此來鑒別土體的變化及污染程度，這將會是一種高效的判定土體污染的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是為了解決目前巖土工程勘察存在的不足，提供一種由多單元組件構(gòu)成具有可拆裝功能和可視化成像功能的拆裝式可視化靜力觸探探頭。該探頭可以原位動態(tài)拍攝探測土層土體的圖像，快速、直觀、準(zhǔn)確定名土體類型和鑒定土體污染程度，可以方便地更換損壞部件，避免探頭的部分損壞而導(dǎo)致全部報(bào)廢，為巖土工程勘察提供可視化圖像和準(zhǔn)確的測試參數(shù)。
[0006]本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種拆裝式可視化靜力觸探探頭，該探頭為圓柱狀，其由下至上依次為可拆裝的錐頭、錐尖阻力測量單元、可視化成像單元、側(cè)壁阻力測量單元、模-數(shù)轉(zhuǎn)換單元和探桿連接單元，且上述各部件之間通過高強(qiáng)絲扣旋緊連接；
[0008]所述錐頭的底面中心處向上延設(shè)有連接堵頭；
[0009]所述錐尖阻力測量單元包括第一防護(hù)筒，第一防護(hù)筒的頂部向上延設(shè)有帶通孔的連接凸臺，第一防護(hù)筒內(nèi)插裝有第一變形筒(承受錐尖阻力)，第一變形筒內(nèi)插裝有第一加強(qiáng)筒(防止單元結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足造成的結(jié)構(gòu)性損壞)，第一變形筒外壁的中部部分內(nèi)凹，與第一防護(hù)筒的內(nèi)壁之間形成空腔，第一變形筒外壁的中部位置沿周邊均勻設(shè)置數(shù)片第一電阻應(yīng)變片(測量第一變形筒變形)，第一變形筒及第一加強(qiáng)筒的筒壁上開設(shè)有穿線孔(方便連接第一電阻應(yīng)變片的應(yīng)變量測線穿出)；第一加強(qiáng)筒的底部筒口與錐頭的連接堵頭之間通過高強(qiáng)絲扣旋緊連接，且連接部位之間設(shè)有密封圈；
[0010]所述可視化成像單元包括第二防護(hù)筒，第二防護(hù)筒的頂部向上延設(shè)有帶通孔的連接凸臺，第二防護(hù)筒的底部筒口沿其周緣向內(nèi)延設(shè)有一圈筒邊；第二防護(hù)筒內(nèi)插裝有第二加強(qiáng)筒，第二防護(hù)筒內(nèi)壁與第二加強(qiáng)筒外壁之間留有空腔作為成像室，在成像室的頂部均布四個(gè)可視化集成模塊，可視化集成模塊底部的外側(cè)設(shè)有攝像頭、內(nèi)側(cè)設(shè)有成像用光源，第二加強(qiáng)筒的筒壁上開設(shè)有穿線孔(方便可視化集成塊與可視化傳輸線連接)；在第二防護(hù)筒底部的筒邊上正對每個(gè)可視化集成模塊的位置開設(shè)有一個(gè)視窗，視窗內(nèi)由上而下依次安裝有光學(xué)凸透鏡和高強(qiáng)度透鏡，高強(qiáng)度透鏡沿其外側(cè)周圈設(shè)置一圈防水密封圈；第二加強(qiáng)筒的底部筒口與錐尖阻力測量單元中第一防護(hù)筒上的連接凸臺之間通過高強(qiáng)絲扣旋緊連接，且連接部位之間設(shè)有密封圈；
[0011]所述側(cè)壁阻力測量單元包括摩擦筒(檢測側(cè)壁阻力)，摩擦筒的頂部向上延設(shè)有帶通孔的連接凸臺，摩擦筒內(nèi)插裝有第二變形筒(承受側(cè)壁阻力)，第二變形筒外壁的中部部分內(nèi)凹，與摩擦筒的內(nèi)壁之間形成空腔，第二變形筒外壁的中部位置沿周邊均勻設(shè)置數(shù)片第二電阻應(yīng)變片(用于測量第二變形筒變形)，第二變形筒的筒壁上開設(shè)有穿線孔(方便連接第二電阻應(yīng)變片的應(yīng)變量測線穿出)；第二變形筒的底部筒口與可視化成像單元中第二防護(hù)筒上的連接凸臺之間通過高強(qiáng)絲扣旋緊連接，且連接部位之間設(shè)有密封圈；
[0012]所述模-數(shù)轉(zhuǎn)換單元包括第三防護(hù)筒，第三防護(hù)筒的頂部向上延設(shè)有帶通孔的連接凸臺，第三防護(hù)筒內(nèi)安裝有A/D模-數(shù)轉(zhuǎn)換集成模塊；第三防護(hù)筒的底部筒口與側(cè)壁阻力測量單元中摩擦筒上的連接凸臺之間通過高強(qiáng)絲扣旋緊連接，且連接部位之間設(shè)有密封圈；A/D模-數(shù)轉(zhuǎn)換集成模塊的頂部連接有傳輸總線、底部連接有應(yīng)變量測線和可視化傳輸線，應(yīng)變量測線與錐尖阻力測量單元中的第一電阻應(yīng)變片及側(cè)壁阻力測量單元中的第二電阻應(yīng)變片連接，可視化傳輸線與可視化成像單元中的可視化集成模塊連接;A/D模-數(shù)轉(zhuǎn)換集成模塊將第一、二電阻應(yīng)變片量測的應(yīng)變量的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；
[0013]所述探桿連接單元包括第四防護(hù)筒，第四防護(hù)筒的底部筒口與模-數(shù)轉(zhuǎn)換單元中第三防護(hù)筒上的連接凸臺之間通過高強(qiáng)絲扣旋緊連接，且連接部位之間設(shè)有密封圈；第四防護(hù)筒的頂部筒口通過防水防土密封塞封口，傳輸總線由防水防土密封塞穿出，與量測儀器相連；
[0014]探桿連接單元的第四防護(hù)筒、模-數(shù)轉(zhuǎn)換單元的第三防護(hù)筒、側(cè)壁阻力測量單元的摩擦筒及可視化成像單元的第二防護(hù)筒的外徑相同，且大于錐尖阻力測量單元的第一防護(hù)筒的外徑。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:1)本實(shí)用新型所具有的可視化成像功能，一是可以原位動態(tài)拍攝探測土層土體的圖像，為巖土工程勘察快速、直觀、準(zhǔn)確定名勘察土層土體提供了方便；二是可以通過可視化圖像直接觀測勘察土層土體的組成和結(jié)構(gòu)；三是對于污染土，可以通過該功能觀測土體污染程度。2)本實(shí)用新型中各單元部件彼此獨(dú)立，利用高強(qiáng)絲扣旋緊連接，具有的可拆裝功能，可以方便更換由于探頭長時(shí)間使用所造成的損壞部件，避免探頭的部分損壞而導(dǎo)致全部報(bào)廢。3)該探頭結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)新穎，可為巖土工程勘察提供可視化圖像和準(zhǔn)確的測試參數(shù)。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型拆裝式可視化靜力觸探探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為錐頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為錐尖阻力測量單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為可視化成像單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5為圖4的仰視圖。
[0021]圖6為圖4中的A-A剖視圖。
[0022]圖7為側(cè)壁阻力測量單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖8為模-數(shù)轉(zhuǎn)換單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖9為探桿連接單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中:1_錐頭、2-錐尖阻力測量單元、2-1-第一防護(hù)筒、2-2-第一變形筒、2-3-第一加強(qiáng)筒、2_4_第一電阻應(yīng)變片、3-可視化成像單兀、3-1-第二防護(hù)筒、3_2_筒邊、3_3_第二加強(qiáng)筒、3_4_成像室、3_5_可視化集成模塊、3_6_攝像頭、3_7_成像用光源、3_8_視窗、
3-9-光學(xué)凸透鏡、3-10-高強(qiáng)度透鏡、3-11 -防水密封圈、4-側(cè)壁阻力測量單元、4-1 -摩擦筒、4-2-第二變形筒、4-3-第二電阻應(yīng)變片、5-模-數(shù)轉(zhuǎn)換單元、5-1-第三防護(hù)筒、5-2-A/D模-數(shù)轉(zhuǎn)換集成模塊、6-探桿連接單元、6-1-第四防護(hù)筒、7-連接凸臺、8-穿線孔、9-密封圈、10-連接堵頭、11-傳輸總線、12-應(yīng)變量測線、13-可視化傳輸線、14-防水防土密封塞。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述:
[0027]如圖1至圖9所示，一種拆裝式可視化靜力觸探探頭，該探頭為圓柱狀，其由下至上依次為可拆裝的錐頭1、錐尖阻力測量單元2、可視化成像單元3、側(cè)壁阻力測量單元4、模-數(shù)轉(zhuǎn)換單元5和探桿連接單元6，且上述各部件之間通過高強(qiáng)絲扣旋緊連接；
[0028]所述錐頭1的底面中心處向上延設(shè)有連接堵頭10 ;
[0029]所述錐尖阻力測量單元2包括第一防護(hù)筒2-1，第一防護(hù)筒2-1的頂部向上延設(shè)有帶通孔的連接凸臺7，第一防護(hù)筒2-1內(nèi)插裝有第一變形筒2-2，第一變形筒2-2內(nèi)插裝有第一加強(qiáng)筒2-3，第一變形筒2-2外壁的中部部分內(nèi)凹，與第一防護(hù)筒2-1的內(nèi)壁之間形成空腔，第一變形筒2-2外壁的中部位置設(shè)有第一電阻應(yīng)變片2-4，第一變形筒2-2及第一加強(qiáng)筒2-3的筒壁上開設(shè)有穿線孔8 ;第一加強(qiáng)筒2-3的底部筒口與錐頭1的連接堵頭10之間通過高強(qiáng)絲扣旋緊連接，且連接部位之間設(shè)有密封圈9，防止土層中地下水及土顆粒進(jìn)入探頭內(nèi)部而損壞探頭；在探頭壓入土體時(shí)，錐尖阻力使得第一變形筒2-2變形，帶動第一電阻應(yīng)變片2-4變形，使第一電阻應(yīng)變片2-4電阻發(fā)生變化，這種變化作為