[发明专利]一种基于能量修正的标贯试验装置及方法

说明书

本发明涉及岩土工程原位测试技术领域，具体涉及一种基于能量修正的标贯试验装置及方法。该方法包括以下步骤：S1：利用锤击系统将贯入器垂直打入15cm至试验土层上方后；S2：利用锤击系统将贯入器垂直打入试验土层中，记录每10cm的锤击数，锤击速率小于30击/min，贯入土中30cm时停止锤击；若贯入不足30cm，锤击数已达50击，停止锤击；锤击时同时记录第一冲击力传感器和第二冲击力传感器的冲击力数据，根据第一冲击力传感器和第二冲击力传感器的冲击力数据对标贯击数进行修正；S3：钻进至下一深度试验土层上方15cm，重复步骤S1和S2，直至试验设计深度。能够解决现有技术中在杆长超过21米后现有方法无法对标贯击数N值进行有效修正的问题。

技术领域

本发明涉及岩土工程原位测试技术领域，具体涉及一种基于能量修正的标贯试验装置及方法。

背景技术

标准贯入试验是一种评价地基土物理力学性质的原位测试方法。该方法是在现场用63.5kg的穿心重锤，沿导杆自由下落76cm，通过上下依次连接的探杆将一定规格的对开贯入器打入土中，记录贯入30cm对应的锤击数为标准贯入锤击数N。

标准贯入试验操作简单、地层适应性广等优点广泛应用于世界各地，可以确定砂土、粉土、黏性土的物理状态，对土的强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力，饱和砂土和粉土的液化、成桩可行性等作出评价。

标准贯入试验实质是将穿心锤的势能通过钻杆弹性冲击传递给贯入器，贯入器在冲击作用下插入一定深度的土层，整个能量转换和传递过程分为四个阶段：穿心锤落到锤垫、落垫撞击钻杆顶部锤垫、钻杆顶部锤垫传至钻杆底部贯入器打入土中。每一阶段均会产生能量的损耗，同时随着杆长的增长，由钻杆传递给贯入器的有效能量逐渐减小。故当探杆较长时，标贯试验击数并不能完全代表底部土体的实际状态，需进行钻杆长度的修正。

《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001，2009年版)中规定，应用标贯击数N值时是否修正和如何修正，应根据建立统计关系时的具体情况确定。修正系数是采用牛顿碰撞理论为基础，通过公式推导而计算出的。

但是在杆长超过21米以后，落锤质量远远小于钻探质量的2倍，杆长超过21米后现有的方法无法对标贯击数N值进行有效的修正。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于能量修正的标贯试验装置及方法，能够解决现有技术中在杆长超过21米后现有的方法无法对标贯击数N值进行有效修正的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一方面，本方面提供一种基于能量修正的标贯试验装置，包括：依次设置的贯入器、第一冲击力传感器、探杆、第二冲击力传感器和锤击系统；

其中，所述第一冲击力传感器和第二冲击力传感器分别用于采集标贯时所述探杆两端受到的冲击力，获得冲积能，以对标贯击数进行修正。

在一些可选的方案中，所述第一冲击力传感器和第二冲击力传感器均包括依次设置的传感器舱和电子舱，所述传感器舱和电子舱之间设有隔断块，且所述隔断块中部设有通孔，所述第一冲击力传感器和第二冲击力传感器与探杆均通过可拆卸连接结构连接，所述可拆卸连接结构包括：

浮动接头，其一端与所述探杆可拆卸连接，另一端伸入所述传感器舱内；

连接杆，其设于所述浮动接头的另一端，并可穿出所述通孔，用于使所述第一冲击力传感器或第二冲击力传感器的传感模块套设在所述连接杆上，并位于所述浮动接头和隔断块之间；

螺母，其套设在所述连接杆的端部，位于所述电子舱内。

在一些可选的方案中，所述第一冲击力传感器和第二冲击力传感器均包括：

传感模块，其设于所述传感器舱内，用于感应受到的冲击力；