一種高效兩用超微型貫入探頭裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖土力學(xué)與工程領(lǐng)域，更具體的涉及一種高效兩用超微型貫入探頭裝置。適用但不限于研究各種類型的軟土的結(jié)構(gòu)性、超軟淤泥土固結(jié)與固化過程、非飽和紅黏土、膨脹土等特殊土等的工程力學(xué)特性。
【背景技術(shù)】
[0002]—般認(rèn)為，細(xì)粒土是由不同大小的團(tuán)聚體組成，團(tuán)聚體的大小、形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度在一定程度上決定了細(xì)粒土的力學(xué)性質(zhì)和工程性質(zhì)，為了解和掌握非飽和土中團(tuán)聚體的分布和強(qiáng)度，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開展了一些研究，超微型貫入儀是一種通過探針阻力測(cè)試材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)的測(cè)試儀器，已廣泛用于不同學(xué)科的研究及測(cè)試活動(dòng)中，是土力學(xué)及建筑科學(xué)、農(nóng)業(yè)土壤學(xué)等研究的關(guān)鍵測(cè)試手段之一。但不管是超微型貫入儀或者是以質(zhì)構(gòu)儀為基礎(chǔ)的微型貫入儀，都存在以下缺點(diǎn):(1)目前的超微型貫入儀探頭采用的單根探針，每次貫入只可以獲得當(dāng)前貫入位置的一組貫入阻力和深度的數(shù)據(jù)，如果要獲得整個(gè)土體的貫入曲線，需要十幾次甚至幾十次的貫入，效率低下；(2)由于超微型貫入儀探頭需要多次貫入，導(dǎo)致土體表面含水率變化，從而影響超微型貫入結(jié)果的準(zhǔn)確性；(3)目前的超微型貫入儀探頭只能通過貫入阻力獲得豎直方向的貫入阻力曲線，再通過貫入阻力對(duì)團(tuán)聚體力學(xué)特征進(jìn)行評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)方式比較單一。
[0003]為了克服上述3個(gè)主要缺點(diǎn)和不足，有必要設(shè)計(jì)一種高效兩用超微型貫入復(fù)合探頭裝置，提高貫入效率，避免多次貫入，總體貫入時(shí)間短，且不局限于貫入阻力作為唯一的評(píng)價(jià)方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種高效兩用超微型貫入探頭裝置。其單次貫入就能得到多個(gè)貫入阻力數(shù)據(jù)，避免多次貫入，總體貫入時(shí)間短，避免表面水分散失而影響測(cè)試精度的問題，且能提供電阻率因子作為輔助評(píng)判團(tuán)聚體物理特性方式的裝置，該裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、穩(wěn)定性好、各組構(gòu)件經(jīng)久耐用，不易耗損，實(shí)用性強(qiáng)，并可根據(jù)土體含水率狀態(tài)配置多種直徑的探針，以及配置圓形或方形等多種外形的壓塊以適應(yīng)待測(cè)土樣的多個(gè)形狀的問題，操作簡(jiǎn)便易行，顯著提高貫入效率，靈活度和適應(yīng)性強(qiáng)，還可綜合評(píng)價(jià)團(tuán)聚體物理力學(xué)性質(zhì)，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0005]本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種高效兩用超微型貫入探頭裝置，包括多通道數(shù)據(jù)采集儀，還包括通過鋼制U形夾具固定的上壓塊和下壓塊，上壓塊和下壓塊之間設(shè)置有電導(dǎo)線束槽，下壓塊的底部設(shè)置有開口朝下的孔槽，孔槽的槽底設(shè)置有微型壓力傳感器，微型壓力傳感器通過導(dǎo)電膠與設(shè)置在孔槽內(nèi)的金屬探針的一端連接，微型壓力傳感器的導(dǎo)線穿過電導(dǎo)線束槽與多通道數(shù)據(jù)采集儀連接。
[0006]如上所述的金屬探針包括圓錐形探頭和圓柱形探針桿，圓柱形探針桿的一端設(shè)置在孔槽內(nèi)。
[0007]如上所述的圓柱形探針桿的直徑小于圓錐形探頭的最大橫截面直徑。
[0008]—種高效兩用超微型貫入探頭裝置，還包括直流電源控制箱，直流電源控制箱包括電流計(jì)、電壓計(jì)、直流電源和電極轉(zhuǎn)換器，
直流電源，用于提供直流電壓；
電極轉(zhuǎn)換器，用于將直流電源的直流電壓切換加載在不同的相鄰金屬探針對(duì)上；電流計(jì)，用于測(cè)量當(dāng)前相鄰金屬探針對(duì)加載直流電壓時(shí)，當(dāng)前相鄰金屬探針對(duì)所在回路的電流；
電壓計(jì)，用于測(cè)量當(dāng)前相鄰金屬探針對(duì)加載直流電壓時(shí)，當(dāng)前相鄰金屬探針對(duì)之間電壓。
[0009]如上所述的上壓塊的周邊的厚度小于上壓塊中間的厚度，上壓塊的中間部分為平面且開設(shè)有預(yù)留螺栓孔。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)采用復(fù)合探頭裝置，其特點(diǎn)是復(fù)合探頭具有多種直徑和數(shù)量的剛性探針，每種探針都具有獨(dú)立的拉壓力傳感器，只需貫入一次即可獲得整個(gè)土體的貫入阻力曲線；上述復(fù)合探頭還可布置多種密度探針，且探針具有多種直徑，可以滿足多尺度團(tuán)聚體的測(cè)試；
(2)由于一次貫入即可獲得多點(diǎn)的貫入阻力曲線，因此，土體表面的含水率損失可以忽略，試驗(yàn)的結(jié)果更加準(zhǔn)確；
(3)在超微型貫入試驗(yàn)過程中，探針可以測(cè)試土體的電阻率，采用以貫入阻力和電阻率因子相結(jié)合的綜合評(píng)價(jià)方式，結(jié)果更加可靠與精確。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)頂部視圖；
圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)底部視圖；
圖4為電源控制箱內(nèi)部電路圖
圖5為貫入應(yīng)力-貫入深度-電阻率關(guān)系圖。
[0012]圖中:1-金屬探針，Ia-圓錐形探頭，Ib-圓柱形探針桿，2-高強(qiáng)塑料壓塊，2a_上壓塊，2b-下壓塊，2c-孔槽，3-電導(dǎo)線束槽，4-壓力傳感器電導(dǎo)線束，5-單個(gè)壓力傳感器電導(dǎo)線，6-微型壓力傳感器，7-導(dǎo)電膠，8-蝶形螺絲，9-鋼制U形夾具，10-預(yù)留螺栓孔，11-直流電源控制箱，Ila-電流計(jì)，Ilb-電壓計(jì)，He-直流電源，12-電極轉(zhuǎn)換器，13-多通道數(shù)據(jù)米集儀，14-計(jì)算機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0014]實(shí)施例1:
如圖1?4所示，一種高效兩用超微型貫入探頭裝置，包括多通道數(shù)據(jù)采集儀13，還包括通過鋼制U形夾具9固定的上壓塊2a和下壓塊2b，上壓塊2a和下壓塊2b之間設(shè)置有電導(dǎo)線束槽3，下壓塊2b的底部設(shè)置有開口朝下的孔槽2c，孔槽2c的槽底設(shè)置有微型壓力傳感器6，微型壓力傳感器6通過導(dǎo)電膠7與設(shè)置在孔槽2c內(nèi)的金屬探針I(yè)的一端連接，微型壓力傳感器6的導(dǎo)線穿過電導(dǎo)線束槽3與多通道數(shù)據(jù)采集儀13連接。
[0015]優(yōu)選的，金屬探針I(yè)包括圓錐形探頭Ia和圓柱形探針桿lb，圓柱形探針桿Ib的一端設(shè)置在孔槽2c內(nèi)。
[0016]優(yōu)選的，圓柱形探針桿Ib的直徑小于圓錐形探頭Ia的最大橫截面直徑。
[0017]優(yōu)選的，還包括直流電源控制箱11，直流電源控制箱11包括電流計(jì)11a、電壓計(jì)11b、直流電源Ilc和電極轉(zhuǎn)換器12，
直流電源11c，用于提供直流電壓；
電極轉(zhuǎn)換器12，用于將直流電源的直流電壓切換加載在不同的相鄰金屬探針I(yè)對(duì)上；電流計(jì)11a，用于測(cè)量當(dāng)前相鄰金屬探針I(yè)對(duì)加載直流電壓時(shí)，當(dāng)前相鄰金屬探針對(duì)所在回路的電流；
電壓計(jì)11b，用于測(cè)量當(dāng)前相鄰金屬探針I(yè)對(duì)加載直流電壓時(shí)，當(dāng)前相鄰金屬探針對(duì)之間電壓。
[0018]優(yōu)選的，上壓塊2a的周邊的厚度小于上壓塊2a中間的厚度，上壓塊2a的中間部分為平面且開設(shè)有預(yù)留螺栓孔10。
[0019]金屬探針I(yè)由圓錐形探頭Ia與圓柱形探針桿Ib整體切削成型，材質(zhì)為高強(qiáng)度鋼，圓柱形探針桿Ib直徑小于圓錐形探頭Ia最大直徑，其優(yōu)點(diǎn)是避免了圓柱形探針桿Ib與土體之間的滑動(dòng)摩擦力。圓錐形探頭Ia最大直徑范圍為0.85mm?2.95mm ；
高強(qiáng)塑料2壓塊包括上壓塊2a和下壓塊2b，下壓塊2b中有孔槽2c以便于安裝金屬探針1，且上下壓塊間預(yù)設(shè)電導(dǎo)線束槽3。所述上壓塊2a周邊厚度比中間厚度小，便于用蝶形螺絲8和鋼制U形夾具9緊固上壓塊la、下壓塊lb，同時(shí)上壓塊Ia的中間凸起表面平整，便于施加荷載。高強(qiáng)塑料2壓塊為方形或圓形，邊長(zhǎng)或直徑為3cm?30cm ；
微型壓力傳感器6，采用箔式應(yīng)變片貼在合金鋼彈性體的應(yīng)變式壓力傳感器(可以購(gòu)置應(yīng)變片和合金鋼加工而成)。
[0020]直流電源控制箱11，包含電流計(jì)11a、電壓計(jì)11b、直流電源Ilc和電極轉(zhuǎn)換器12，電極轉(zhuǎn)換器12可以使直流電源Ilc依次加載電壓到相鄰的兩個(gè)金屬探針I(yè)之間，通電兩個(gè)金屬探針間的土體、相鄰