專利名稱：地基承載力填土密實(shí)度現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種地基承載力填土密實(shí)度現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀涉及到巖土工程界的勘察、設(shè)計(jì)、施工等
領(lǐng)域，用于現(xiàn)場(chǎng)描述評(píng)價(jià)天然地基的荷載強(qiáng)弱、判定人工地基的密實(shí)程度、含水量等土力學(xué) 指標(biāo)。
技術(shù)背景 在巖土工程實(shí)踐中我們經(jīng)常接觸到天然地基和人工回填地基，對(duì)于這類土體的顆 粒大小、密度分布排列、荷載強(qiáng)弱、含水量多少的評(píng)價(jià)，對(duì)其臨界狀態(tài)和極限狀態(tài)的指標(biāo)判 定，直接影響和掌控著建筑工程的質(zhì)量，是國(guó)家基本建設(shè)的百年大計(jì)，因此對(duì)地基承載力填 土密實(shí)度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定量檢測(cè)、定性分析至關(guān)重要。 現(xiàn)有的相關(guān)技術(shù)中有A :"電子微型貫入儀"參閱中國(guó)專利88216821. 1沈陽(yáng)自 動(dòng)化研究所出品，其原理機(jī)械彈簧做測(cè)力元件、探深度lcm。其不足之處是彈簧疲勞 后精度下降、誤差增大、另外由于探頭僅僅lcm長(zhǎng)，探深有限不能現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試，只能鉆 探把土樣取上來(lái)增加了土的擾動(dòng)和失水性B:美國(guó)出品的"土壤貫入阻力儀"參閱美國(guó)標(biāo) 準(zhǔn)D1558-99(2004)美國(guó)巖土試驗(yàn)材料協(xié)會(huì)制定，其原理機(jī)械結(jié)構(gòu)，彈簧做測(cè)力元件，刻 度尺顯示。其不足之處是刻度本身的視覺(jué)誤差就了超過(guò)±5%、彈簧疲勞后精度下降、
誤差增大、刻度尺退縮后數(shù)據(jù)就消失了不能保留。C:"核子密度儀"參見(jiàn)〈土工試驗(yàn)規(guī)程
〉SL237-1999第四節(jié)，南京水科院盛樹(shù)馨、陶秀珍、徐伯夢(mèng)著，其原理應(yīng)用y射線與物質(zhì) 原子外圍的電子進(jìn)行彈性碰撞，產(chǎn)生康普頓散射，土體的密度越大，y射線衰減就愈大的原 理。通過(guò)y射線穿透土體強(qiáng)度的變化量，來(lái)計(jì)算出土體的密度。其不足之處是由于y射
線源由鈷6O(Co60)和銫137(Cs137)組成，對(duì)人體的輻射對(duì)環(huán)境的污染眾所周知，因此對(duì)其防 輻、防護(hù)等監(jiān)管設(shè)施要求很苛刻、耗資大。D :"灌砂法"參見(jiàn)〈土工試驗(yàn)規(guī)程 > 的SL237-1999 第二節(jié)-南京水利科學(xué)研究院的盛樹(shù)馨、陶秀珍、徐伯夢(mèng)等著。其原理挖坑灌砂法是采用
等同體積、容積的標(biāo)準(zhǔn)砂與碾壓實(shí)土的稱重量法，以此計(jì)算土方的密度。其不足之處勞動(dòng)
強(qiáng)度大，耗時(shí)、耗資、費(fèi)力。
發(fā)明內(nèi)容 本發(fā)明的目的是為了提供一種體積小、便于攜帶、能在野外現(xiàn)場(chǎng)控制施工質(zhì)量的 裝置地基承載力填土密實(shí)度現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀，本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn) 題(1 :放射線核污染、2 :鉆探取土化驗(yàn)造成的土擾動(dòng)、失水3 :彈簧疲勞后精度下降、誤差增 大、4、刻度尺本身的視覺(jué)誤差、5刻度退縮后數(shù)據(jù)消失不能保留、6挖坑灌砂法耗時(shí)耗資大) 實(shí)現(xiàn)這一 目的的方案是將橫梁_荷載傳感器_傳動(dòng)軸_觸探桿_觸探頭_數(shù)據(jù) 采集處理器_控制顯示面板_通訊接口組合在一起，構(gòu)成_臺(tái)地基承載力填土密實(shí)度現(xiàn)場(chǎng) 檢測(cè)的專用儀器。 其技術(shù)特征在t字形橫樑的頂部加壓力，使得剛性的觸探頭帶動(dòng)觸探桿垂直地 貫入土體中。觸探頭受作用力向土體剌入的同時(shí)，土體對(duì)觸探頭產(chǎn)生一個(gè)反作用力，排除觸探頭對(duì)土的周邊摩擦因素，通常把作用在觸探頭的尖端阻力叫做土的貫入阻力。土體越堅(jiān) 硬、含水量越少，密度越大，強(qiáng)度越高，貫入阻力也越大。反之也同理。我們運(yùn)用這個(gè)原理選 用足夠剛度適合直徑的觸探頭，就可以得到同一深度下不同土質(zhì)的貫入阻力，從而獲得土 體內(nèi)部的荷載強(qiáng)度、含水量、密度分布情況等力學(xué)指標(biāo)，此檢測(cè)結(jié)果輸入到數(shù)據(jù)采集處理器 進(jìn)行運(yùn)算、放大、顯示、存貯、打印形成工程報(bào)告，實(shí)現(xiàn)了智能化現(xiàn)代化現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量管理。 本發(fā)明的特點(diǎn)效益1、取代了機(jī)械刻度尺讀值、避免了視覺(jué)誤差、提高了精度2、 由于配備了加長(zhǎng)觸探桿，不必鉆探取土，可就地勘察原位測(cè)試、無(wú)擾動(dòng)不失水，保持了土體 天然狀態(tài)的土力學(xué)指標(biāo)3、無(wú)核檢測(cè)，沒(méi)有放射線污染4、取代了灌砂法，節(jié)省大量人力物力 縮短工期，以往用灌砂法測(cè)密度做一個(gè)基坑要幾個(gè)小時(shí)，而用本發(fā)明測(cè)一個(gè)點(diǎn)最多需要十 分鐘，社會(huì)效益可觀。5、應(yīng)用單片機(jī)數(shù)據(jù)采集處理器實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤、峰值保留、均值計(jì)算、直 接形成工程報(bào)告，實(shí)現(xiàn)了智能化現(xiàn)代化現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量管理。

圖1 :地基承載力填土密實(shí)度現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀的機(jī)械組成部分 圖1中1橫梁、2機(jī)殼、3電源盒、4數(shù)據(jù)采集處理器、5荷載傳感器、6通訊接口、7 傳動(dòng)軸、8觸探桿、9觸探頭、10控制顯示面板、11位移導(dǎo)向套。
具體實(shí)施方式
圖1是本方案的一個(gè)實(shí)施例一個(gè)特殊的機(jī)殼2將荷載傳感器5與機(jī)械傳導(dǎo)系統(tǒng) (傳動(dòng)軸7、觸探桿8、觸探頭9)_數(shù)據(jù)采集處理器4，有機(jī)地組合在一起，其特征機(jī)殼的頂 部設(shè)有T字形的橫梁、機(jī)殼的內(nèi)腔中央固定有荷載傳感器、機(jī)殼的底部裝有位移導(dǎo)向套、機(jī) 殼內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)采集處理器、電源盒、機(jī)殼的殼體上裝有控制顯示面板及通訊接口。荷載傳感 器與傳動(dòng)軸相連，再依次與觸探桿、觸探頭連接。 圖1中的觸探桿，根據(jù)檢測(cè)需要設(shè)計(jì)為單節(jié)和多段結(jié)構(gòu)，各段之間以螺紋、鍵槽、 穿釘連接，每一節(jié)觸探桿的表面均設(shè)有位移深度刻度標(biāo)尺。 圖1中的觸探頭，其形狀根據(jù)要求設(shè)計(jì)成圓錐形，棱錐形、圓柱形、三種、直徑為 ①4. 52①6. 4、①9. 07、①16. 5，角度為20° 、30° 、45° 、60° 、180° 圖1中的電源盒，在機(jī)殼內(nèi)的柵板上裝有電源盒，供充電的、不充電的兩種電池通 用 圖1中的數(shù)據(jù)采集處理器，采用低電壓超低功耗的單片機(jī)控制器_高集成運(yùn)算放 大器_液晶顯示器，實(shí)現(xiàn)對(duì)荷載傳感器的變化信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣、比較、計(jì)算、跟蹤顯示、并 將輸入輸出信號(hào)送到通訊接口。 本發(fā)明的工作過(guò)程是對(duì)儀器頂部的橫梁加以壓力，荷載傳感器產(chǎn)生受力變形，通 過(guò)觸探桿將觸探頭貫入土中，根據(jù)貫入土中的觸探頭尖端阻力的大小來(lái)探測(cè)土層的物理力 學(xué)性質(zhì)，以此建立貫入阻力Ps與承載力fa與密實(shí)度A壓縮摸量Es之間的相關(guān)關(guān)系。再 將荷載傳感器所測(cè)得的相關(guān)數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)采集處理器進(jìn)行采樣_放大_存貯_實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟 蹤_最大峰值保留_平均值計(jì)算_結(jié)果顯示，同時(shí)數(shù)據(jù)送往終端通訊接口 ，連接上位機(jī)形成 工程報(bào)告，至此完成了一整套現(xiàn)代化施工質(zhì)量檢測(cè)與辦公智能化管理。
權(quán)利要求地基承載力填土密實(shí)度現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀包括機(jī)殼、橫樑、荷載傳感器、位移導(dǎo)向套、傳動(dòng)軸、觸探桿、觸探頭、數(shù)據(jù)采集處理器、控制顯示面板、通訊接口、電源盒等構(gòu)成，其特征是荷載傳感器與數(shù)據(jù)采集處理器、顯示控制面板、傳動(dòng)軸、觸探桿、觸探頭組合在一起。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基承載力填土密實(shí)度檢測(cè)儀，其特征是機(jī)殼的頂部有一個(gè) T字形手柄橫梁，機(jī)殼的底端固定有位移導(dǎo)向套。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基承載力填土密實(shí)度檢測(cè)儀，其特征是機(jī)殼的內(nèi)腔中部 裝有荷載傳感器。荷載傳感器又與傳動(dòng)軸、觸探桿與觸探頭逐段相連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基承載力填土密實(shí)度檢測(cè)儀，其特征是機(jī)殼內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù) 采集處理器、電源盒、機(jī)殼的殼體上裝有顯示控制面板及通訊接口 。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基承載力填土密實(shí)度檢測(cè)儀，其特征是觸探桿根據(jù)需要 分為單節(jié)和多段結(jié)構(gòu)，各段之間以螺紋、鍵槽、穿釘連接，每一節(jié)觸探桿的表面均設(shè)有位移 刻度標(biāo)尺。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基承載力填土密實(shí)度檢測(cè)儀，其特征是觸探頭根據(jù)需要 設(shè)有圓錐形、棱錐形和圓柱形三種。
專利摘要地基承載力填土密實(shí)度現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀涉及巖土工程力學(xué)，包括機(jī)殼、橫樑、荷載傳感器、傳動(dòng)軸、觸探桿、觸探頭、數(shù)據(jù)采集處理器、控制顯示面板、通訊接口、電源盒，其特征固定在機(jī)殼內(nèi)腔的荷載傳感器其底部連接傳動(dòng)軸、觸探桿、觸探頭，當(dāng)觸探頭向土體插入時(shí)，荷載傳感器產(chǎn)生信號(hào)變化，經(jīng)數(shù)據(jù)采集處理器采樣、放大、計(jì)算顯示，并由通訊接口送到上位機(jī)智能化處理。本實(shí)用新型是為區(qū)別于目前工程使用的貫入儀、灌砂法、核子密度儀，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足①鉆探取土造成現(xiàn)場(chǎng)擾動(dòng)失水、②核子儀有放射線污染、③挖坑灌砂費(fèi)工耗時(shí)耗力、④彈簧測(cè)力元件誤差大、⑤刻度尺讀值有視覺(jué)誤差、又不能保留數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01N9/00GK201443081SQ20092001343
公開(kāi)日2010年4月28日 申請(qǐng)日期2009年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月5日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)市建科儀器研究