的两个金属探针1、直流电源Ilc和电流计Ila形成通电回路，电流计Ila和电压计Ilb用于监测通电回路上的电流与相邻的两个金属探针I之间的电压。
[0021]直流电源Ilc的正、负极通过电导线经导电胶7分别加载于相邻的圆柱形探针杆Ib的上端部。
[0022]导电胶7的作用一是将金属探针I的圆柱形探针杆Ib上端部与微型压力传感器6黏结，二是使直流电源Ilc的电流能够通过导电胶7传导至金属探针I。
[0023]微型压力传感器6的电压由与直流电源控制箱11连接的压力传感器电导线束4提供。直流电源Ilc的电压直接通过导电胶7传导到金属探针I上，而不需要经过微型压力传感器6。
[0024]多通道数据采集仪13，采样多路并行，可同时对应多个微型压力传感器6及电压、电流值进行数据采集和通讯传输(市售多通道数据采集器，不少于32通道，如AT4516多通道数据采集仪等)。
[0025]本发明的工作原理是通过多个金属探针I组成一种高效两用超微型贯入探头装置，采用圆柱形探针杆Ib直径小于圆锥形探头Ia最大直径的金属探针1，避免了圆柱形探针杆Ib与土体之间的滑动摩擦力，从而微型压力传感器6所测得的压力即为贯入阻力，从而达到一次贯入得到整个土样团聚体的大小、形状、内部结构和强度的效果。再者，通过电极转换器12可以使金属探针I顺序两两通电，通电两个金属探针I间的土体、相邻两个金属探针1、直流电源11c、电流计Ila形成通电回路，电流计Ila和电压计Ilb用于监测回路上的电流与相邻的两个金属探针I之间的电压，计算获得电阻，再通过横截面积和土样长度换算获得相邻两个金属探针I间的土体之间的电阻率变化值，从而可以评价团聚体的物理特性。
[0026]贯入应力可以由试验所获得的贯入阻力及探针截面积计算得出，S卩，为贯入应力(MPa);为贯入阻力(N);为圆锥形探头Ia最大截面处的横截面积(mm2)。
[0027]实施例2:
待测土样呈黄褐色、硬塑状态，含黑色铁锰结核，为原状土切削而成的直径61.8mm，高度20mm的环刀样，含水率为17.0%，干密度为1.77g/cm3。
[0028]本次试验所采用微型探针为探针总长为60mm，设置圆锥形探头Ia截面最大直径为1.75 mm，如图3所示，探针直径中心间距为10mm，形成矩阵形探针组合。贯入速率设置为50mm/min，实测贯入速率为50.5 mm/min，贯入深度为8.0mm，每贯入Imm时，测试电阻率值I次。探头装置其他与实施例1 一致。
[0029]当金属探针I的为圆锥形探头la，以实测速率为50.5 mm/min的速率贯入土样中时，微型压力传感器6收到压力信号，通过单个压力传感器电导线5及压力传感器电导线束4传输给多通道数据采集仪13，并在计算机14上记录和存储数据，从而获得贯入阻力试验值。同时，在直流电源控制箱11中的电极转换器12使金属探针I按顺时针顺序两两通电，通电两个金属探针间的土体、相邻的两个金属探针1、直流电源11、电流计Ila和电压计Ilb形成通电回路，电流计Ila和电压计Ilb用于监测回路上的电流与相邻的两个金属探针I之间的电压，获得电阻，通过横截面积和土样长度换算获得两个金属探针间的土体之间的电阻率变化值。
[0030]图5为以50.5 mm/min的速率贯入土样中时，矩阵形探针组合中第五行不同列的贯入应力-贯入深度-电阻率关系图，上部橫坐标诸如(5，I)的数值代表探针的位置，具体为第5行第I列；纵坐标表示贯入深度，单位毫米；图中的曲线为贯入应力随贯入深度的变化曲线，贯入应力的大小由下部橫坐标刻度表示，单位为MPa，(注意每条贯入应力曲线均对应于一个独立的下部横坐标)；两条贯入应力曲线之间的诸如39.8的数值代表两个相邻探针在贯入深度为Imm处时土体间的电阻率值，单位为()。可用以表征整个土体内部团聚体强度(贯入应力)沿贯入深度变化的情况和相应的电阻率变化情况。采用上述的一种高效两用超微型贯入探头装置，贯入效率可以提高2~60倍，总体贯入时间短，土体表面水分蒸发率小于0.5%，保证了超微型贯入结果的准确性，并可以获得电阻率因子作为综合评价指标，达到高效两用的试验目标。同时具有可根据土体含水率状态配置多种直径的探针，以及配置圆形或方形等多种外形的压块以适应待测土样的多个形状的问题，操作简便易行，显著提高贯入效率，灵活度和适应性强，稳定性好、各组构件经久耐用，不易耗损，实用性强，还可综合评价团聚体物理力学性质，具有广泛的应用前景。
[0031]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或替代，但不会偏离本发明的精髓或者超越所附权利要求书外定义的范围。
【主权项】
1.一种高效两用超微型贯入探头装置，包括多通道数据采集仪(13)，其特征在于，还包括通过钢制U形夹具(9)固定的上压块(2a)和下压块(2b)，上压块(2a)和下压块(2b)之间设置有电导线束槽(3)，下压块(2b)的底部设置有开口朝下的孔槽(2c)，孔槽(2c)的槽底设置有微型压力传感器(6 )，微型压力传感器(6 )通过导电胶(7 )与设置在孔槽(2c )内的金属探针(I)的一端连接，微型压力传感器(6)的导线穿过电导线束槽(3)与多通道数据采集仪(13)连接。2.根据权利要求1所述的一种高效两用超微型贯入探头装置，其特征在于，所述的金属探针(I)包括圆锥形探头(Ia)和圆柱形探针杆(lb)，圆柱形探针杆(Ib)的一端设置在孔槽(2c)内。3.根据权利要求2所述的一种高效两用超微型贯入探头装置，其特征在于，所述的圆柱形探针杆(Ib)的直径小于圆锥形探头(Ia)的最大横截面直径。4.根据权利要求1所述的一种高效两用超微型贯入探头装置，其特征在于，还包括直流电源控制箱(11)，直流电源控制箱(11)包括电流计(11a)、电压计(11b)、直流电源(11 c )和电极转换器(12)， 直流电源(11c)，用于提供直流电压； 电极转换器(12)，用于将直流电源的直流电压切换加载在不同的相邻金属探针(I)对上; 电流计(11a)，用于测量当前相邻金属探针(I)对加载直流电压时，当前相邻金属探针对所在回路的电流； 电压计(11b)，用于测量当前相邻金属探针(I)对加载直流电压时，当前相邻金属探针对之间电压。5.根据权利要求1所述的一种高效两用超微型贯入探头装置，其特征在于，所述的上压块(2a)的周边的厚度小于上压块(2a)中间的厚度，上压块(2a)的中间部分为平面且开设有预留螺栓孔(10)。
【专利摘要】本发明公开了一种高效两用超微型贯入探头装置，包括多通道数据采集仪，还包括通过钢制U形夹具固定的上压块和下压块，上压块和下压块之间设置有电导线束槽，下压块的底部设置有开口朝下的孔槽，孔槽的槽底设置有微型压力传感器，微型压力传感器通过导电胶与设置在孔槽内的金属探针的一端连接，微型压力传感器的导线穿过电导线束槽与多通道数据采集仪连接。本发明具有多种直径和数量的刚性探针，每种探针都具有独立的拉压力传感器，只需贯入一次即可获得整个土体的贯入阻力曲线；贯入过程中土体表面的含水率损失可以忽略；贯入试验过程中，探针可以测试土体的电阻率，采用以贯入阻力和电阻率因子相结合的综合评价方式，结果更加可靠与精确。
【IPC分类】G01N3/00, G01N3/40
【公开号】CN105136559
【申请号】CN201510502530
【发明人】柏巍, 孔令伟, 林融冰
【申请人】中国科学院武汉岩土力学研究所
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月14日