專利名稱：地基承載力填土密實度現(xiàn)場檢測儀的制作方法
技術領域：
—種地基承載力填土密實度現(xiàn)場檢測儀涉及到巖土工程界的勘察、設計、施工等
領域，用于現(xiàn)場描述評價天然地基的荷載強弱、判定人工地基的密實程度、含水量等土力學 指標。
技術背景 在巖土工程實踐中我們經(jīng)常接觸到天然地基和人工回填地基，對于這類土體的顆 粒大小、密度分布排列、荷載強弱、含水量多少的評價，對其臨界狀態(tài)和極限狀態(tài)的指標判 定，直接影響和掌控著建筑工程的質(zhì)量，是國家基本建設的百年大計，因此對地基承載力填 土密實度進行現(xiàn)場定量檢測、定性分析至關重要。 現(xiàn)有的相關技術中有A :"電子微型貫入儀"參閱中國專利88216821. 1沈陽自 動化研究所出品，其原理機械彈簧做測力元件、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，探深有限不能現(xiàn)場原位測試，只能鉆 探把土樣取上來增加了土的擾動和失水性B:美國出品的"土壤貫入阻力儀"參閱美國標 準D1558-99(2004)美國巖土試驗材料協(xié)會制定，其原理機械結(jié)構，彈簧做測力元件，刻 度尺顯示。其不足之處是刻度本身的視覺誤差就了超過±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〈土工試驗規(guī)程
〉SL237-1999第四節(jié)，南京水科院盛樹馨、陶秀珍、徐伯夢著，其原理應用y射線與物質(zhì) 原子外圍的電子進行彈性碰撞，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y射線穿透土體強度的變化量，來計算出土體的密度。其不足之處是由于y射
線源由鈷6O(Co60)和銫137(Cs137)組成，對人體的輻射對環(huán)境的污染眾所周知，因此對其防 輻、防護等監(jiān)管設施要求很苛刻、耗資大。D :"灌砂法"參見〈土工試驗規(guī)程 > 的SL237-1999 第二節(jié)-南京水利科學研究院的盛樹馨、陶秀珍、徐伯夢等著。其原理挖坑灌砂法是采用
等同體積、容積的標準砂與碾壓實土的稱重量法，以此計算土方的密度。其不足之處勞動
強度大，耗時、耗資、費力。
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)場控制施工質(zhì)量的 裝置地基承載力填土密實度現(xiàn)場檢測儀，本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術中存在的問 題(1 :放射線核污染、2 :鉆探取土化驗造成的土擾動、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挖坑灌砂法耗時耗資大) 實現(xiàn)這一 目的的方案是將橫梁_荷載傳感器_傳動軸_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，構成_臺地基承載力填土密實度現(xiàn)場 檢測的專用儀器。 其技術特征在t字形橫樑的頂部加壓力，使得剛性的觸探頭帶動觸探桿垂直地 貫入土體中。觸探頭受作用力向土體剌入的同時，土體對觸探頭產(chǎn)生一個反作用力，排除觸探頭對土的周邊摩擦因素，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 硬、含水量越少，密度越大，強度越高，貫入阻力也越大。反之也同理。我們運用這個原理選 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)部的荷載強度、含水量、密度分布情況等力學指標，此檢測結(jié)果輸入到數(shù)據(jù)采集處理器 進行運算、放大、顯示、存貯、打印形成工程報告，實現(xiàn)了智能化現(xiàn)代化現(xiàn)場施工質(zhì)量管理。 本發(fā)明的特點效益1、取代了機械刻度尺讀值、避免了視覺誤差、提高了精度2、 由于配備了加長觸探桿，不必鉆探取土，可就地勘察原位測試、無擾動不失水，保持了土體 天然狀態(tài)的土力學指標3、無核檢測，沒有放射線污染4、取代了灌砂法，節(jié)省大量人力物力 縮短工期，以往用灌砂法測密度做一個基坑要幾個小時，而用本發(fā)明測一個點最多需要十 分鐘，社會效益可觀。5、應用單片機數(shù)據(jù)采集處理器實時動態(tài)跟蹤、峰值保留、均值計算、直 接形成工程報告，實現(xiàn)了智能化現(xiàn)代化現(xiàn)場施工質(zhì)量管理。

圖1 :地基承載力填土密實度現(xiàn)場檢測儀的機械組成部分 圖1中1橫梁、2機殼、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 傳動軸、8觸探桿、9觸探頭、10控制顯示面板、11位移導向套。
具體實施方式
圖1是本方案的一個實施例一個特殊的機殼2將荷載傳感器5與機械傳導系統(tǒng) (傳動軸7、觸探桿8、觸探頭9)_數(shù)據(jù)采集處理器4，有機地組合在一起，其特征機殼的頂 部設有T字形的橫梁、機殼的內(nèi)腔中央固定有荷載傳感器、機殼的底部裝有位移導向套、機 殼內(nèi)設有數(shù)據(jù)采集處理器、電源盒、機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)檢測需要設計為單節(jié)和多段結(jié)構，各段之間以螺紋、鍵槽、 穿釘連接，每一節(jié)觸探桿的表面均設有位移深度刻度標尺。 圖1中的觸探頭，其形狀根據(jù)要求設計成圓錐形，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控制器_高集成運算放 大器_液晶顯示器，實現(xiàn)對荷載傳感器的變化信號進行實時采樣、比較、計算、跟蹤顯示、并 將輸入輸出信號送到通訊接口。 本發(fā)明的工作過程是對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探測土層的物理力 學性質(zhì)，以此建立貫入阻力Ps與承載力fa與密實度A壓縮摸量Es之間的相關關系。再 將荷載傳感器所測得的相關數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)采集處理器進行采樣_放大_存貯_實時動態(tài)跟 蹤_最大峰值保留_平均值計算_結(jié)果顯示，同時數(shù)據(jù)送往終端通訊接口 ，連接上位機形成 工程報告，至此完成了一整套現(xiàn)代化施工質(zhì)量檢測與辦公智能化管理。
權利要求地基承載力填土密實度現(xiàn)場檢測儀包括機殼、橫樑、荷載傳感器、位移導向套、傳動軸、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、傳動軸、觸探桿、觸探頭組合在一起。
2. 根據(jù)權利要求1所述的地基承載力填土密實度檢測儀，其特征是機殼的頂部有一個 T字形手柄橫梁，機殼的底端固定有位移導向套。
3. 根據(jù)權利要求1所述的地基承載力填土密實度檢測儀，其特征是機殼的內(nèi)腔中部 裝有荷載傳感器。荷載傳感器又與傳動軸、觸探桿與觸探頭逐段相連接。
4. 根據(jù)權利要求1所述的地基承載力填土密實度檢測儀，其特征是機殼內(nèi)設有數(shù)據(jù) 采集處理器、電源盒、機殼的殼體上裝有顯示控制面板及通訊接口 。
5. 根據(jù)權利要求1所述的地基承載力填土密實度檢測儀，其特征是觸探桿根據(jù)需要 分為單節(jié)和多段結(jié)構，各段之間以螺紋、鍵槽、穿釘連接，每一節(jié)觸探桿的表面均設有位移 刻度標尺。
6. 根據(jù)權利要求1所述的地基承載力填土密實度檢測儀，其特征是觸探頭根據(jù)需要 設有圓錐形、棱錐形和圓柱形三種。
專利摘要地基承載力填土密實度現(xiàn)場檢測儀涉及巖土工程力學，包括機殼、橫樑、荷載傳感器、傳動軸、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，其特征固定在機殼內(nèi)腔的荷載傳感器其底部連接傳動軸、觸探桿、觸探頭，當觸探頭向土體插入時，荷載傳感器產(chǎn)生信號變化，經(jīng)數(shù)據(jù)采集處理器采樣、放大、計算顯示，并由通訊接口送到上位機智能化處理。本實用新型是為區(qū)別于目前工程使用的貫入儀、灌砂法、核子密度儀，彌補現(xiàn)有技術的不足①鉆探取土造成現(xiàn)場擾動失水、②核子儀有放射線污染、③挖坑灌砂費工耗時耗力、④彈簧測力元件誤差大、⑤刻度尺讀值有視覺誤差、又不能保留數(shù)據(jù)。
文檔編號G01N9/00GK201443081SQ20092001343
公開日2010年4月28日 申請日期2009年5月5日 優(yōu)先權日2009年5月5日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:沈陽市建科儀器研究