本發(fā)明涉及一種用于鐵路軌道路基測試土體力學(xué)特性的兼具動力觸探與靜力觸探的新型貫入儀，屬于巖土工程鐵路路基測試領(lǐng)域中一種兼具動力和靜力觸探裝置。

背景技術(shù)：

鐵路運(yùn)輸以其安全、經(jīng)濟(jì)、覆蓋面廣等優(yōu)勢，成為交通運(yùn)輸未來的主流，鐵路運(yùn)輸技術(shù)也再加速發(fā)展與推進(jìn)。較大的車輪荷載、側(cè)向壓力、強(qiáng)大的牽引力與制動力作用在傳統(tǒng)的鐵路線上，這將會引發(fā)軌道結(jié)構(gòu)的破壞，對乘客造成嚴(yán)重的損害。那么對于鐵路軌道結(jié)構(gòu)的評估顯得尤為重要。

一些無損檢測方法如應(yīng)用探地雷達(dá)(GPR)，對壓載層進(jìn)行了評價，雖然探地雷達(dá)(GPR)是高效低廉的，在大面積范圍內(nèi)用很少的時間，但是鐵路軌道結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度特性無法評價。輕型落錘式彎沉儀(LFWD)和承載板試驗(PBT)可應(yīng)用于鐵路軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)載荷試驗，但唯一的缺陷是當(dāng)這些方法應(yīng)用到路基時，必須去除壓載層。原位測試試驗如靜力觸探試驗(CPT)，旁壓試驗(PMT)，十字板剪切試驗(VST)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(SPT)等由于其大直徑探桿和傳動桿，對鐵路軌道結(jié)構(gòu)造成重大干擾。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種兼具動力觸探與靜力觸探的貫入儀，以解決傳統(tǒng)的鐵路軌道結(jié)構(gòu)安全設(shè)計測試儀器笨重，擾動大，所需配套條件困難，測試不準(zhǔn)確等問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種兼具動力觸探與靜力觸探的貫入儀，包括外探桿、內(nèi)探桿、電橋箱、數(shù)據(jù)采集儀、電腦，所述外探桿包裹于內(nèi)探桿外側(cè)，且與內(nèi)探桿的外壁滑動式接觸，且內(nèi)探桿上端有未被外探桿包裹的內(nèi)探桿外延部分，內(nèi)探桿的底端設(shè)置有一個微型錐，微型錐包括與內(nèi)探桿底端連接的摩擦筒、設(shè)置于摩擦筒內(nèi)側(cè)的側(cè)壁摩阻力傳感器、設(shè)置于摩擦筒底端的錐尖傳感器；所述側(cè)壁摩阻力傳感器、錐尖阻力傳感器均通過電纜與電橋箱連接，電橋箱與數(shù)據(jù)采集儀連接，數(shù)據(jù)采集儀與電腦連接。

所述微型錐的橫截面直徑為15mm-25mm。

所述側(cè)壁摩阻力傳感器、錐尖阻力傳感器均通過四個應(yīng)變計全橋連接。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種基于上述的兼具動力觸探與靜力觸探的貫入儀的測量方法，技術(shù)方案如下：

一種基于上述的兼具動力觸探與靜力觸探的貫入儀的測量方法，包括如下步驟：

第一步：在需要測量的路基的道床上安裝一個垂直導(dǎo)向裝置，用于確保貫入儀的內(nèi)外探桿的垂直度；

第二步：將所述的貫入儀安裝在垂直導(dǎo)向裝置中間，將落錘連接在貫入儀的頂部，進(jìn)行動力觸探過程，外探桿和內(nèi)探桿耦合，同時貫入道床；通過錘擊數(shù)與貫入深度的記錄來獲得動力貫入指標(biāo)；

第三步：在動力觸探完道床底層后，將落錘與垂直導(dǎo)向裝置去除，在內(nèi)探桿外延部分安裝一個貫入殼，進(jìn)行靜力觸探過程；

第四步：內(nèi)探桿貫入路基，在靜力觸探過程中，測取貫入阻力。

第二步中，動力貫入落錘重量為110-120N，下落高度為570-590mm。

第四步中，內(nèi)探桿以1-2mm/s速率勻速貫入路基。

第四步中，測取的貫入阻力包括側(cè)壁摩阻力傳感器測試得到的側(cè)壁摩阻力fs，錐尖阻力傳感器測試得到的錐尖阻力qc。

有益效果：本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的鐵路軌道結(jié)構(gòu)安全設(shè)計測試儀器笨重，擾動大，所需配套條件困難，測試不準(zhǔn)確等問題，該新型貫入儀結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量控制良好，重復(fù)性高，具有原位，多功能、自動化、快速等特點(diǎn)，適用于各種不同地質(zhì)的土層的原位動力測試，尤其是鐵路軌道地下結(jié)構(gòu)，可原位測試各種土層的參數(shù)，能夠快速有效地測定鐵路軌道路基的工程力學(xué)特性，為土木工程勘探實踐尤其是鐵路軌道結(jié)構(gòu)提供有力的測試工具。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的貫入儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為落錘垂直導(dǎo)向裝置示意圖；

圖3為動力觸探裝置示意圖；

圖4為靜力觸探前安裝貫入殼裝置示意圖；

圖5為靜力觸探裝置示意圖；

圖中：1-電纜，2-內(nèi)探桿外延部分，2-外探桿，4-內(nèi)探桿，5-微型錐，6-側(cè)壁摩阻力傳感器，7-摩擦筒，8-錐尖阻力傳感器，9-電橋箱，10-數(shù)據(jù)采集儀，11-電腦，12-垂直導(dǎo)向裝置，13-軌枕，14-道床，15-路基，16-落錘，17-貫入殼，18-反力裝置。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，本發(fā)明的一種兼具動力觸探與靜力觸探的貫入儀，包括外探桿3、內(nèi)探桿4、電橋箱9、數(shù)據(jù)采集儀10、電腦11，外探桿3包裹于內(nèi)探桿4外側(cè)，且與內(nèi)探桿4的外壁滑動式接觸，且內(nèi)探桿4上端有未被外探桿3包裹的內(nèi)探桿外延部分2，內(nèi)探桿4的底端設(shè)置有一個微型錐5，微型錐5包括與內(nèi)探桿4底端連接的摩擦筒7、設(shè)置于摩擦筒7內(nèi)側(cè)的側(cè)壁摩阻力傳感器6、設(shè)置于摩擦筒7底端的錐尖傳感器8；所述側(cè)壁摩阻力傳感器6、錐尖阻力傳感器8均通過電纜1與電橋箱9連接，電橋箱9與數(shù)據(jù)采集儀10連接，數(shù)據(jù)采集儀10與電腦11連接。

其中，外探桿3用于動力貫入道床，微型錐5用于靜力貫入觸探路基。外探桿和內(nèi)探桿沒有耦合時，內(nèi)探桿單獨(dú)貫入，進(jìn)行靜力觸探，且貫入速率為1-2mm/s；外探桿和內(nèi)探桿耦合時，外探桿和內(nèi)探桿同時貫入，進(jìn)行動力觸探。

微型錐5的橫截面直徑為15mm-25mm。

側(cè)壁摩阻力傳感器6用于測試側(cè)壁摩阻力fs，錐尖阻力傳感器8用于測試錐尖阻力qc，它們通過電纜連接到電橋箱，最終測取其值。側(cè)壁摩阻力傳感器6、錐尖阻力傳感器8均是通過四個應(yīng)變計全橋連接進(jìn)行測試的。

采用上述貫入儀對鐵路軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量，具體步驟如下：

一種基于述的兼具動力觸探與靜力觸探的貫入儀的測量方法，包括如下步驟：

第一步：在需要測量的路基的道床上安裝一個垂直導(dǎo)向裝置12，用于確保貫入儀的探桿的垂直度；如圖2所示；

第二步：將所述的貫入儀安裝在垂直導(dǎo)向裝置12中間，落錘16連接該貫入儀的頂部，進(jìn)行動力觸探過程，如圖3所示，此過程中，外探桿和內(nèi)探桿耦合，貫入道床；通過錘擊數(shù)與貫入深度的記錄來獲得動力貫入指標(biāo)；

其中，動力貫入落錘重量為110-120N，下落高度為570-590mm；

第三步：在動力觸探完道床底層后，將落錘16與垂直導(dǎo)向裝置12去除，在內(nèi)探桿外延部分2安裝一個貫入殼17，貫入殼17安裝于反力裝置18上，如圖4所示，進(jìn)行靜力觸探過程；

第四步：靜力觸探過程中，內(nèi)探桿以1-2mm/s速率勻速貫入路基，如圖5，測取貫入阻力，包括側(cè)壁摩阻力傳感器測試得到的側(cè)壁摩阻力fs，錐尖阻力傳感器測試得到的錐尖阻力qc。

該測試裝置保留并改進(jìn)了常規(guī)動力觸探的功能，使其具有靜力觸探的功能，可根據(jù)土層進(jìn)行動力觸探、靜力觸探的調(diào)節(jié)使用，解決了傳統(tǒng)的鐵路軌道結(jié)構(gòu)安全設(shè)計測試儀器笨重，擾動大，所需配套條件困難，測試不準(zhǔn)確等問題，該新型貫入儀結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量控制良好，重復(fù)性高，具有原位，多功能、自動化、快速等特點(diǎn)，適用于各種不同地質(zhì)的土層的原位動力測試，尤其是鐵路軌道地下結(jié)構(gòu)，可原位測試各種土層的參數(shù)，能夠快速有效地測定鐵路軌道路基的工程力學(xué)特性，為土木工程勘探實踐尤其是鐵路軌道結(jié)構(gòu)提供有力的測試工具。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。