专利名称：微型静力触探仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种微型静力触探仪。
背景技术：
在电力输电工程建设中，都要对将建的电力输电工程设施所在的岩土勘察，提取岩土相关数据，来为工程建设服务。输电线路岩土工程勘察存在以下几个特点1)空间跨度大每条输电线路从几公里到上百公里，空间跨度大，作业范围广；2)作业点位多通常输电线路依照电压等级和地形限制每公里有数基塔位，一条输电线路有几十上百塔位，每基塔位需要单独提供地基土岩土工程参数，工作量大；3)岩土工程条件复杂一条输电线路通常跨越多种地形地貌，岩土工程条件种类纷繁复杂，每两个相邻勘探点距离至少上百米。4)外业工作时间相对较短且方法不完备，尤其是220kV及以下输电工程，外业时间周期较短，且规程要求同一地貌单元每3飞基布置一个勘探点，其本身缺乏一定严谨性。目前岩土勘察手段主要有人工小螺纹钻、探坑、静力触探和钻探等方法，大范围普查可用到物探的方法。施工图阶段杆塔位定位后，岩土工程勘察一般采用人工小螺纹钻为主，辅以静力触探和钻机钻探。静力触探主要采用2T/3T轻便型静力触探机，少数采用IOT静力触探机。钻探则多数采用30型、50型、100型轻便工程钻机。其中在电力线路方面应用中探坑多用于山区，IOT静力触探多用于重要跨越、高负荷塔，钻机钻探多用于重要跨越、高负荷塔，以及其他手段不能完成的地区，这三种应用的相对较少，目前以人工小螺纹钻，2T/3T静力触探最为广泛。人工小螺纹钻轻便、操作简单，对土描述直观，工作进度相对较快，对场地要求低，2T/3T静力触探较为轻便，客观数据准确，连续记载土层变化情况，场地要求相对较低。但是这两种勘探手段还是存在缺点。小螺纹钻整套质量在30kg左右，2T/3T轻便型静力触探机整套质量在12(Tl50kg左右。目前开展架空线路岩土勘察的模式为以电气、结构、测量、岩土各专业组成工作小组，在选线、定位同时开展岩土工程勘察。一般平原、岗地、阶地、山区提资深度在5m，故主要以人工小螺纹钻为主要勘察手段。但存在几个弊端一是没有客观数据来判定地基土工程参数；二是尽管人工小螺纹钻操作施工较快，还是不能与电力架空线路小组进度匹配。三是勘察深度有限，需要工作人员稍多目前最轻便的2T轻便静力触探仪的探头为锥面积为10mm2，长度约为200mm，需要
一套复杂的三级变速机构，故使整体笨重，需要4名熟练工人操作，费时费力。
实用新型内容本实用新型是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供了一种微型静力触探仪，以降低触探仪的体积和重量、使得触探仪能够小型化以便于携带和施工。本实用新型为解决技术问题，提供了一种微型静力触探仪。[0010]微型静力触探仪，其结构特点是，包括探头、探杆、微机和手柄；所述探头包括外筒、应变筒、导力杆和锥头；所述外筒为两端开口的圆筒体，外筒的内筒壁的两端均设有内螺纹，所述应变筒设于所述外筒的内腔之中；所述应变筒为一端封闭而另一端开口的圆筒体，所述应变筒的开口 一端的外周面上设置有与外筒的内筒壁的内螺纹相匹配的外螺纹，所述应变筒的筒壁上设置有应变片；所述导力杆为圆柱体，导力杆的下端的外周面设有外螺纹，所述导力杆的外周面上还设有限位凸台；所述导力杆的上端插入于所述应变筒的内腔之中，所述导力杆的下端的螺纹段伸出于所述外筒和所述应变筒之外；所述锥头开设有内阶梯孔，所述内阶梯孔的下端为内螺纹孔；所述锥头设于所述外筒的下方，且锥头以其内螺纹孔与所述导力杆下端的螺纹段相配合的方式固定于导力杆的下端部；所述外筒的下端设有螺塞，所述应变筒的限位凸台的下表面与所述螺塞的顶面相抵接；所述探杆为圆筒形，所述探杆的一端设有外螺纹，所述探杆的另一端设有内螺纹；所述探杆与所述探头连接时，探杆的具有外螺纹的一端旋入探头的上端部内螺纹孔中；所述手柄的一端设置有用于将手柄卡接在所述探杆上的卡头，所述卡头上设有用于将探杆容纳于其中的卡口；所述微机包括用于显示压力数据的显示设备和主机；所述主机通过导线与所述应变片相连接。本实用新型的微型静力触探仪还具有以下技术特点。所述应变筒的筒壁上还设有应变补偿片。所述应变筒的筒壁上设有两个应变片和两个应变补偿片。与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在本实用新型的微型静力触探仪，由于采用了外筒、应变筒、导力杆螺塞和锥头等组件构成探头，在应变筒上设置应变片和应变补偿片，可以将探头整体的重量和体积小型化，而使得静力触探仪能够小型化，从而便于在野外进行探测施工。施工时，将探杆和探头连接在一起，加手柄卡在探头上，工作人员用手下压和转动手柄，即可使得探杆和探头不断深入土体之内。钻探时，当锥头进入土中受到地基土的推力F，会传导给导力杆，导力杆通过小球传递给应变筒，从而把推应力变为拉应力，在拉应力作用下，应变筒筒壁发生微小应变，该微小应变在应变筒弹性应变范围内，故应变为线性应变，应变片会将该微小应变转换为电阻变换，从而通过仪器解读记录，从而得到地基土阻力值。通过这样的优化，满足线路地基土参数要求。考虑到系统的耐用及耐磨性，在实验结束后对于关键部位，如探头外壁筒，锥头等，可采用更加耐磨的合金材料，以提高系统使用寿命。本实用新型的微型静力触探仪，具有能降低静力触探仪的重量和体积、使得静力触探仪能够小型化、携带方便且可极大提高探测的工作效率等优点。
图1为本实用新型的微型静力触探仪的结构示意图。图2为本实用新型的微型静力触探仪的探头的结构示意图。图3为本实用新型的微型静力触探仪的探头的外筒的结构示意图。[0025]图4为本实用新型的微型静力触探仪的探头的应变筒的结构示意图。图5为本实用新型的微型静力触探仪的探头的导力杆的结构示意图。图6为本实用新型的微型静力触探仪的探头的锥头的结构示意图。图7为本实用新型的微型静力触探仪的探头的螺塞的结构示意图。图8为本实用新型的微型静力触探仪的手柄的结构示意图。图9为本实用新型的微型静力触探仪的探杆的结构示意图。附图1 附图9中标号1外筒，2应变筒，3导力杆，31限位凸台，4锥头，41内阶梯孔，5螺塞，6应变片，7应变补偿片，8导线，9探头，10探杆，11微机，12手柄，121卡头，1211卡口，13约束管，14踏板。以下通过具体实施方式
，对本实用新型作进一步说明。
具体实施方式
参加图1 图9，微型静力触探仪，包括探头9、探杆10、微机11和手柄12。所述探头9包括外筒1、应变筒2、导力杆3和锥头4 ;所述外筒I为两端开口的圆筒体，外筒I的内筒壁的两端均设有内螺纹，所述应变筒设于所述外筒I的内腔之中；所述应变筒2为一端封闭而另一端开口的圆筒体，所述应变筒2的开口一端的外周面上设置有与外筒I的内筒壁的内螺纹相匹配的外螺纹，所述应变筒2的筒壁上设置有应变片6 ;所述导力杆3为圆柱体，导力杆3的下端的外周面设有外螺纹，所述导力杆3的外周面上还设有限位凸台31 ;所述导力杆3的上端插入于所述应变筒2的内腔之中，所述导力杆3的下端的螺纹段伸出于所述外筒I和所述应变筒2之外；所述锥头4开设有内阶梯孔41，所述内阶梯孔41的下端为内螺纹孔；所述锥头4设于所述外筒I的下方，且锥头4以其内螺纹孔与所述导力杆3下端的螺纹段相配合的方式固定于导力杆3的下端部；所述外筒I的下端设有螺塞5，所述应变筒2的限位凸台31的下表面与所述螺塞5的顶面相抵接。所述探杆10为圆筒形，所述探杆10的一端设有外螺纹，所述探杆10的另一端设有内螺纹；所述探杆10与所述探头9连接时，探杆10的具有外螺纹的一端旋入探头9的上端部内螺纹孔中。所述手柄12的一端设置有用于将手柄12卡接在所述探杆10上的卡头121，所述卡头121上设有用于将探杆10容纳于其中的卡口 1211 ；所述微机11包括用于显示压力数据的显示设备和主机；所述主机通过导线8与所述应变片6相连接。所述应变筒2的筒壁上还设有应变补偿片7。所述应变筒2的筒壁上设有两个应变片6和两个应变补偿片7。施工时，将探杆的设有外螺纹的一端旋入探头的上端使得探头与探杆紧固在一起。由于探杆上端设有向内的凹槽，凹槽内壁有内螺纹，所述内螺纹可与另一条探杆的外螺纹相配合，使得多根探杆能够首尾相连接，因而一根探头上能够依次连接多根探杆。在需要钻探的地面上设置约束管13，所述约束管13的周围设置有踏板14，使得工作人员能够踩在踏板14上。探头和探杆依次进入约束管13中，将手柄的卡口卡在探杆上，工作人员用手下压和转动手柄，即可使得探杆和探头不断深入土体之内。当探杆下压到一定程度，再继续接下一根探杆，探头可深入到地下3m 5m。探头的应变片上连接的导线通过探杆的空腔从探杆上端拉出，导线连接到微机的主机上，使得微机能够采集应变片的微小变化产生的信号，由微机对该信号进行分析处理后转化为土压力数据，在显示设备上进行显示，工作人员可根据压力数据对该地方的土地的物理特性进行分析。根据微型静力触探的使用范围和适用对象的特点，微型静力触探设计的相关指标如下I)勘察深度5m ；2)适用地层流塑 硬塑状态粘土 /粉质粘土、淤泥、淤泥质土，松散 稍密状态粉土、粉砂，及上述土体的过度体；3)便携性要优于人工小螺纹钻，整套设备质量不超过IOkg ；4)操作要求简便，r2人即可作业，作业进度要优于人工小螺纹钻。应变筒设于外筒之内且通过螺纹连接与所述外筒相配合，应变筒下端的外螺纹与外筒下部的内螺纹相配合，应变筒开口向下。导力杆上半部分伸入所述应变筒的内腔中，下半部分的一部分位于外筒的内腔中，一部分伸出外筒之外，伸出外筒之外的部分为导力杆的螺纹段，该螺纹段与锥头的内螺纹相配合，使得锥头能够与导力杆之间相固定。螺塞旋入外筒的下端，与外筒最下端的内螺纹相匹配。导力杆也从螺塞中穿过，导力杆的限位凸台恰好卡在螺塞的上方，螺塞可以避免导力杆从应变筒中脱落。螺塞的下半部分嵌入于锥头的内阶梯孔的上半部分直径较大的孔内。应变片贴在应变筒的表面上，用于感知锥头和导力杆传递的外部压力。经过监测应变片输出的信号变化，可检测到探头的外部压力大小。探头及探杆材料选择低碳合金钢材料。微型静力触探仪的应变片选择BF350型应变片，其基底为改性酚醛；栅丝为康铜(含40%镍，1. 5%锰的铜合金)；全封闭结构；可同时实现温度自补偿和蠕变自补偿。应变片为四桥设计，贴在应变筒上，用来测量应变筒的微小变化，其中两片为应变传感器，两片为参数补偿片，由于应变筒直径仅为5. 4mm，故选择应变传感器水平对置，参数补偿片水平对置，且两组置于相邻的水平位置。探头内导线采用0. 2mm耐磨漆包线。钻探时，当锥头进入土中受到地基土的推力F，会传导给导力杆，导力杆通过小球传递给应变筒，从而把推应力变为拉应力，在拉应力作用下，应变筒筒壁发生微小应变，该微小应变在应变筒弹性应变范围内，故应变为线性应变，应变片会将该微小应变转换为电阻变换，从而通过仪器解读记录，从而得到地基土阻力值。通过这样的优化，满足线路地基土参数要求。考虑到系统的耐用及耐磨性，在实验结束后对于关键部位，如探头外壁筒，锥头等，可采用更加耐磨的合金材料，以提高系统使用寿命。本实用新型的小型化的探头，摒弃了传统探头粗笨，勘探深度可以满足绝大部分线路勘察，故可以极大提高工作效率。由该微型静力触探探头构成的触探设备整体重量可控制在IOkg左右，远比现有的2T/3T轻便型静力触探机和人工小螺纹钻重量轻，便携、快捷、指标量化，除可用于架空线路的岩土工程勘察以外，在其他诸多领域也都有广泛、重要的用途。
权利要求1.微型静力触探仪，其特征是，包括探头(9)、探杆(10)、微机(11)和手柄(12)； 所述探头(9)包括外筒(I)、应变筒(2)、导力杆(3)和锥头(4);所述外筒(I)为两端开口的圆筒体，外筒(I)的内筒壁的两端均设有内螺纹，所述应变筒设于所述外筒(I)的内腔之中；所述应变筒(2)为一端封闭而另一端开口的圆筒体，所述应变筒(2)的开口一端的外周面上设置有与外筒(I)的内筒壁的内螺纹相匹配的外螺纹，所述应变筒(2)的筒壁上设置有应变片(6);所述导力杆(3)为圆柱体，导力杆(3)的下端的外周面设有外螺纹，所述导力杆(3)的外周面上还设有限位凸台(31);所述导力杆(3)的上端插入于所述应变筒(2)的内腔之中，所述导力杆(3)的下端的螺纹段伸出于所述外筒(I)和所述应变筒(2)之外；所述锥头(4)开设有内阶梯孔(41)，所述内阶梯孔(41)的下端为内螺纹孔；所述锥头(4)设于所述外筒(I)的下方，且锥头(4)以其内螺纹孔与所述导力杆(3)下端的螺纹段相配合的方式固定于导力杆(3)的下端部；所述外筒(I)的下端设有螺塞(5)，所述应变筒(2)的限位凸台(31)的下表面与所述螺塞(5)的顶面相抵接； 所述探杆(10)为圆筒形，所述探杆(10)的一端设有外螺纹，所述探杆(10)的另一端设有内螺纹；所述探杆(10)与所述探头(9)连接时，探杆(10)的具有外螺纹的一端旋入探头(9)的上端部内螺纹孔中； 所述手柄(12)的一端设置有用于将手柄(12)卡接在所述探杆(10)上的卡头(121)，所述卡头(121)上设有用于将探杆(10)容纳于其中的卡口(1211)； 所述微机(11)包括用于显示压力数据的显示设备和主机；所述主机通过导线(8)与所述应变片(6)相连接。
2.根据权利要求1所述的微型静力触探仪，其特征是，所述应变筒(2)的筒壁上还设有应变补偿片(7)。
3.根据权利要求2所述的微型静力触探仪，其特征是，所述应变筒(2)的筒壁上设有两个应变片(6 )和两个应变补偿片(7 )。
专利摘要本实用新型公开了一种微型静力触探仪，包括探头、探杆、微机和手柄；所述探头包括外筒、应变筒、导力杆和锥头；所述应变筒的筒壁上设置有应变片；所述探杆为圆筒形，所述探杆的一端设有外螺纹，所述探杆的另一端设有内螺纹；所述手柄的一端设置有用于将手柄卡接在所述探杆上的卡头，所述卡头上设有用于将探杆容纳于其中的卡口；所述微机包括用于显示压力数据的显示设备和主机；所述主机通过导线与所述应变片相连接。本实用新型的微型静力触探仪，具有重量和体积小、便于携带和野外施工且可极大提高探测的工作效率等优点。
文档编号E02D1/00GK202850009SQ20122060071
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者刘瑞 申请人:安徽华电工程咨询设计有限公司