[发明专利]一种多功能数字式地震波孔压静力触探测试系统

说明书

本发明提供的一种多功能数字式地震波孔压静力触探测试系统，包括圆锥头(1)、孔压过滤环(2)、侧壁摩擦筒(3)、转接头(4)、转接杆(5)、减摩杆(6)、探杆(7)、上位机数据采集电路板(8)、深度编码器(9)、数据采集计算机(10)和同轴电缆(11)；同轴电缆(11)穿过减摩杆(6)、探杆(7)，其一端接转接杆(5)中的两条电源线和两条信号线，另一端接上位机数据采集电路板(8)；该多功能数字式地震波孔压静力触探测试系统结构紧密合理、电路设计可靠、测试精度高、使用方便、测量效率高、测量结果准确可靠、重复性好，该测试系统为土木工程勘探实践提供有力的测试工具。

技术领域

本发明属于岩土工程测试领域，特别涉及一种地下土体工程性质评价与工程设计参数获取的方法，具体涉及一种新型多功能数字式地震波孔压静力触探测试系统。

背景技术

静力触探技术至今已有80多年的历史，是指利用压力装置将有触探头的触探杆压入试验土层，通过量测系统测试土的贯入阻力和侧壁摩阻力等，可确定土的某些基本物理力学特性，如土的变形模量、土的容许承载力等。国际上现已广泛应用静力触探，部分或全部代替了工程勘察中的钻探和取样。我国于1965年首先研制成功电测静力触探并应用于勘察。近几年随着传感器技术的快速发展，出现了孔压静力触探技术。该技术能够同时提供地下土体的强度和固结渗流特征资料，已经在国外得到了大量广泛的应用。国内也对孔压静力触探测试技术进行了研发，然而并未得到推广应用。其主要原因在于，国内孔压静力触探测试系统普遍还存在如下问题：

1.国内孔压静力触探探头采用双变形柱分别独立测量锥尖阻力和侧壁摩阻力，存在结构复杂的问题。且为保证测量过程中侧壁摩擦筒的可活动性，通常会在侧壁摩擦筒首、尾两端留有缝隙。而贯入过程中地下土体容易进入这些缝隙中，使得侧壁摩擦筒活动性降低，阻碍了侧壁摩阻力的传递，同时还会将圆锥头受到的力传递给侧壁摩擦筒，从而降低了测量结果的准确性。此外，工程上实践中侧壁摩阻力一般较小，不易直接被侧壁摩阻力应变片检测到，导致测量结果精确性不足，这一问题在软土中尤为显著。

2.国内孔压静力触探测试系统，无论采用模拟信号还是数字信号，其数据采集系统都很落后，结构设计不严密。采用模拟信号的数据采集系统，信号之间互相干扰严重，导致测量结果不准确。采用数字信号的数据采集系统，一方面变形柱上的锥尖阻力应变片和侧壁摩阻力应变片的供电和排布方式不合理，其信号并不稳定，降低了测试结果的可靠性；另一方面，现有的采集系统将采集的数字信号直接通过电缆传输至上位机采集软件中，则当测试过程中数据传输出现故障或信号出错时，并不能够准确识别出这些错误的信号，使得测试过程中容易采集到错误的数据。

3.国内孔压静力触探测试系统的深度测量方法落后，其主要原因在于普遍采用人工读数、齿轮齿条组合或光电编码器读数。人工读数方法自动化程度不高，容易受到人为因素的影响；而齿轮齿条组合方法将特定尺寸的齿轮固定在孔压静力触探的贯入系统上，无法更换使用其他尺寸的齿轮，因此不利于调整测试系统的深度采样间隔，难以满足不同工程勘察设计的需要；光电编码器不管在静力触探外部贯入系统上下移动时都会计数，这就要求由操作人员手动操作在向下贯入的时候打开计数开关使编码器计数，而在向上移动时关闭计数开关使编码器停止计数，这种方式为半自动计数方式，操作过于复杂，不够智能化。

4.国内外孔压静力触探测试系统均采用单个三分量检波器，应用的是下孔法和伪时间间隔测量原理，测量的是每隔1m深度范围内的剪切波速。而复杂工程的勘察需要更小深度间距范围内的剪切波速，采用单个三分量检波器时需要在每个待测试点处停顿测量，费力费时，不利于提高工程勘察的效率。

综上所述，国内外孔压静力触探测试系统探头结构存在缺陷，数据采集系统落后，不仅降低了触探试验结果的精度，还增加了测试成本。而国外孔压探头价格昂贵，且出现故障以后维修困难，不利于国内推广应用。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种测量效率高、结果准确的一种多功能数字式地震波孔压静力触探测试系统。