一种能够实时测量岩土力学特性的微型静力触探仪的制作方法

本实用新型涉及地质勘探技术领域，具体来说是一种能够实时测量岩土力学特性的微型静力触探仪。

背景技术：

输变电工程中，天然浅基础为最常用的基础型式之一。在工程中采用天然浅基础时，建构筑物基础埋深一般多在天然地表以下0.5-4.0m的范围内。根据相关规定，在工程的规划设计阶段，应对拟建建构筑物基础埋深范围及其之下的地基承载力及变形特性进行专门的岩土工程勘察工作，以分析地基岩土的工程地质性质。常用的勘察手段有钻探、静力触探、人工取土钻等。这些勘察手段基本可以满足工程需求，但对于某些特殊性岩土，这些手段又有其局限性，或不够严谨客观、或不够经济合理。

在输变电工程中，常见的特殊性岩土为软弱土层和人工素填土层，其土层厚度一般在0-5.0m内，分布范围可大可小。软弱土层和人工素填土层地基承载力较低、受荷变形量大，工程地质性质较差，因此必须对其厚度及分布范围予以查明。对于尚未进行土地征收和施工场平的站址和塔位，想要查明软弱土层及人工素填土层的分布范围及土层厚度，常用勘探手段有其局限性：

1、采用钻探或静力触探手段时，由于工程钻机体型较大，因而勘探过程人力需求大、设备搬运困难、耗费周期长。如果站址有青苗，还会造成民事纠纷等。并且，单个钻孔或静探孔深度一般4-5m就已经查明土层的厚度，大部分精力都耗费在设备搬运之上，缺乏经济合理性；

2、采用人工取土钻时，2-3个工人即可操作，勘察深度可达6m，但取出的土体一般需要技术人员依据经验进行鉴别。不同技术人员经验积累不同，所判定的结果也会相差较大，人为因素影响较多，缺乏严谨客观性。

因此，如何设计出一种轻便多功能工程地质勘探仪，使得相关工作更加严谨客观、经济合理，已经成为急需解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有技术中对工程场地软弱土层和人工素填土层的勘察工作不够严谨客观、经济合理的缺陷，提供一种能够实时测量岩土力学特性的微型静力触探仪来解决上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种能够实时测量岩土力学特性的微型静力触探仪，包括数据处理器、T形把手和压力传感器，压力传感器的数据输出端通过数据线与数据处理器的数据输入端相连，

所述的T形把手底部设有把手公丝，T形把手通过把手公丝安装在压力传感器顶部的上测量内丝上，压力传感器底部的下测量内丝安装有夹具，夹具的底部安装有钻杆，钻杆的底部设有钻杆内丝，钻杆的钻杆内丝上安装有下钻组件。

所述的下钻组件为钻头，钻头安装在钻杆上。

所述的下钻组件为螺纹取土钻，螺纹取土钻包括螺纹钻头，螺纹钻头的尾端设有螺纹取土钻公丝，螺纹钻头通过螺纹取土钻公丝安装在钻杆的钻杆内丝上。

所述的下钻组件为直筒视窗取土器，直筒视窗取土器上设有取土窗口，直筒视窗取土器的一端设有刃口，直筒视窗取土器的另一端设有上部公丝，直筒视窗取土器通过上部公丝安装在钻杆的钻杆内丝上。

所述的压力传感器为S型压力传感器或圆柱形压力传感器。

所述的夹具包括旋夹组件，旋夹组件由夹头安装在旋拧调节器上组成，钻杆安装在夹头上，旋拧调节器的另一端设有夹具公丝，夹具通过夹具公丝安装在压力传感器底部的下测量内丝上。

有益效果

本实用新型的一种能够实时测量岩土力学特性的微型静力触探仪，与现有技术相比在钻杆下探过程中能够实时获取岩土的力学特性，能够掌握不同土层的力学特性，从而能够客观严谨地进行场地天然浅基础软弱土层和人工填土层的工程地质勘察。其具有以下优点：

1、轻质便携、使用灵活。整套设备重量约在10kg左右，一人即可轻松携带和操作，且不受场地和交通条件的影响。

2、工作迅速、效率提高。该设备可以在20分钟内查明一个勘探点0-5m内的地层情况。而传统的钻探一般需要4个小时、静探一般需要1个小时、人工取土钻一般需要1.5小时。

本实用新型的勘察成果在保证经济合理的基础上，通过压力传感器和数据处理器将地层的力学特性进行采集，所获得的数据更加客观准确。本实用新型能够达到与2T静力触探仪的近似使用效果，但较之更为轻便高效；比人工取土钻更为轻质快捷，与人工取土钻依靠个人经验进行判别相比，本实用新型更为客观准确。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中压力传感器与数据处理器的连接结构图；

图3为本实用新型中夹具的结构示意图；

图4为本实用新型中直筒视窗取土器的结构示意图；

图5为本实用新型中螺纹取土钻的结构示意图；

图6为本实用新型中钻杆的结构示意图；

图7为本实用新型中T形把手的结构示意图；

图8为本实用新型的使用状态示意图；

其中，1- T形把手、2-压力传感器、3-夹具、4-钻杆、5-钻头、6-数据线、7-数据处理器、8-上测量内丝、9-下测量内丝、10-夹具公丝、11-旋拧调节器、12-夹头、13-上部公丝、14-取土窗口、15-刃口、16-螺纹取土钻公丝、17-螺纹钻头、18-钻杆公丝、19-钻杆内丝、20-把手公丝。

具体实施方式

为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1所示，本实用新型所述的一种能够实时测量岩土力学特性的微型静力触探仪，包括数据处理器7、T形把手1和压力传感器2，数据处理器7为触探仪常用的数据获取、计算、展示设备。压力传感器2的数据输出端通过数据线6与数据处理器7的数据输入端相连，压力传感器2用于测得钻杆4下探过程中土层对钻杆4而产生的反作用力，压力传感器2将测得的反作用力反馈给数据处理器7呈现出来。

如图7所示，T形把手1底部设有把手公丝20，把手公丝20针对于压力传感器2的安装而设计。压力传感器2可以为压力传感器2为S型压力传感器或圆柱形压力传感器，如图2所示，S型压力传感器或圆柱形压力传感器均具有上测量内丝8和下测量内丝9，上测量内丝8和下测量内丝9为压力传感器的两个测量点。T形把手1通过把手公丝20安装在压力传感器2顶部的上测量内丝8上，通过把手公丝20和上测量内丝8两者的配合，将T形把手1方便的安装在压力传感器2的顶部。

压力传感器2底部的下测量内丝9安装有夹具3，夹具3的底部安装有钻杆4，夹具3用于安装钻杆4而使用。如图3所示，夹具3包括旋夹组件，旋夹组件为一体结构，其为现有技术中电钻机夹持钻头的部件，即旋夹组件由夹头12安装在旋拧调节器11上组成。钻杆4安装在夹头12上，通过调整旋拧调节器11，致使夹头12松开或夹紧钻杆4。如图6所示，为了更加方便钻杆4与其他部分的安装，钻杆4的底部设有钻杆内丝19，同时，为了进一步增加钻杆4与夹头12之间的安装稳定性，还可以设钻杆4与夹头12相接的一端设计钻杆公丝18，在夹头12内设相应的内丝，先通过公丝与内丝配合安装后，再利用旋拧调节器11进一步夹紧夹头12。旋拧调节器11的另一端设有夹具公丝10，同理，夹具3通过夹具公丝10安装在压力传感器2底部的下测量内丝9上，通过夹具公丝10和下测量内丝9方便夹具3在压力传感器2底部的安装。

钻杆4的钻杆内丝19上安装有下钻组件，下钻组件为钻杆4所接的不同用途的组件。如图1和图8所示，下钻组件可以为钻头5，钻头5安装在钻杆4上。此为传统的地质勘探配置，通过T形把手1下压，致使钻头5深入地下，在钻头5下探的过程中，其针对不同的岩土反馈出不同的反作用力，以将岩土的力学特性通过数据处理器7反映出来，从而形成下压过程中的力学曲线。

若需要取土鉴别时，本实用新型提供了两种取土模式：

第一种，采用取土器取土。如图4所示，下钻组件为直筒视窗取土器。直筒视窗取土器上设有取土窗口14，直筒视窗取土器的一端设有刃口15，直筒视窗取土器的另一端设有上部公丝13，直筒视窗取土器通过上部公丝13安装在钻杆4的钻杆内丝19上。将直筒视窗取土器安装到钻杆4的钻杆内丝19上，将钻杆4沿着先期钻头5所形成的钻孔下到钻孔底部，下压T形把手1，使土体压入直筒视窗取土器内。再将钻杆4连同直筒视窗取土器从土层中拔出，观察取土窗口14中的土体即可，这种方法适用于土体塌缩变形较小的土层。

第二种，采用螺纹取土钻取土。如图5所示，螺纹取土钻包括螺纹钻头17，螺纹钻头17的尾端设有螺纹取土钻公丝16，螺纹钻头17通过螺纹取土钻公丝16安装在钻杆4的钻杆内丝19上。将螺纹钻头17安装到钻杆4的钻杆内丝19上，将钻杆14连同螺纹钻头17下到钻孔底部，下压旋转T形把手1，致使螺纹钻头17旋转，使螺纹钻头17吃入土中，再将螺纹钻头17拔出。螺纹钻头17的凹槽上即带有最底部的土体，可以进行观察鉴别，这种方法适用于土体塌缩变形较大的土层。

在实际使用时，如图8所示，将本实用新型携带到需要勘探的点位，在钻杆4上按等距离做好标记（如：1m的钻杆4可以10cm做一个标记），钻头5部分朝下竖直放置于地面，开启数据处理器7。人工按压T形把手1，使钻头5缓缓刺入土层内，不同的土层硬度所提供的对钻头5的反力也会实时显示在数据处理器7上。可以根据土层特点等距进行数据采集。

当第一根钻杆4完全压入土中后，转动夹具3，使其与钻杆4分离，另取一根钻杆4与土中的钻杆4以螺纹丝的方式进行连接，再将夹具3夹在新的钻杆4上，重复下压和数据采集过程。通过不断下压和增加钻杆4，可以根据土层强度决定勘探深度，直到土层硬度无法继续下压为止。将钻杆4从土中拔出，逐个拆分收纳到袋中，即完成整个勘探过程。后续还可根据采集到的数据进行分析，分析方法参照2T静力触探仪，即可获得客观准确的工程地质勘察数据。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。