一种智能化动静态岩土压缩模量测试设备的制作方法

本发明涉及岩土勘测、压缩模量测试，具体涉及一种智能化动静态岩土压缩模量测试设备。

背景技术：

1、在自然界和人类活动生产中均存在着不同程度的动静态荷载，尤其是动荷载：如地震、机械运动等，对于建构筑物影响较大。其中，建构筑物建筑物和构筑物，建筑物通称建筑。一般指供人们进行生产、生活或其他活动的房屋或场所。例如，工业建筑、民用建筑、农业建筑和园林建筑等。构筑物：构筑物一般指人们不直接在内进行生产和生活活动的场所。如水塔、烟囱、栈桥、堤坝、蓄水池等。建构筑物受到动荷载作用时，也会对地基产生一定的影响。地基在荷载作用下会产生进一步的压缩沉降，造成建构筑物的倾斜、开裂甚至倒塌，对建筑物造成损害。因此，建构筑物设计时，需要测得地基的动静态压缩模量参与设计计算。

2、而目前主要是进行现场取样、室内试验获得地基土的动静压缩模量参数。在取样、送样过程中不可避免对试样扰动，平板载荷试验仅能获得变形模量，不能获得动态压缩模量，且载荷试验需要堆载，成本高、工期长，还存在堆载倒塌的安全事故风险。

3、已公开现有技术“cn 107059833 a，现场地基动态压缩模量测试仪”中记载了“本发明公开了一种现场地基动态压缩模量测试仪，包括立于地基表面的激光位移计(200)、立于地基上的实验加载机构，以及数据处理箱(100)，所述实验加载机构的稳定支架(4)上设置有竖向滑轨(20)。反力模块(5)、直线激振器(6)、小面积的加载锤( 8 )固联为一体，并通过滑轮组(3)可滑动地联接在稳定支架(4)上；通过稳定支架(4)与滑轨限制直线激振器(6)与反力模块(5)的水平向运动，使其产生良好的垂直方向运动，通过直线激振器(6)提供垂直方向加载压力击打作用于被测土体，通过力传感器( 7 )与激光位移计采集力与位移关系曲线，最终由数据处理箱得到地基动态压缩模量”。

4、上述公开专利的现有技术为我公司的初代产品构思，仍然存在以下缺点：第一，结构较为简单，无法实现相比室内试验和平板载荷试验具有试验成本低、工期短、安全性高等优点的同时，实现高效、快速、精准地原位测试地基土的动、静压缩模量的试验；第二，上述现有技术的压缩模量测试仪不便于移动。进一步分析，对于地基土的动态压缩模量测试过程中，需要将测试设备移动至测试点，而且对于地基土的测试点来讲，并不是单一的，在实际的测试现场，需要对指定区域内的多个地基土测试点进行测试。但是现有技术的压缩模量测试仪结构较为笨重，不方便移动和携带。通常是采用分体式拆装结构进行携带，在测试现场组装操作麻烦，费时费力。第三，上述现有技术的压缩模量测试仪的测试效果不佳。进一步分析，对于激振器和激光位移计的参数获取和处理不够智能化，结构简单，需要人工记录数据，汇总然后计算，也未详细说明相应的参数采集、处理和动态压缩模量的结果以及应力-变形数据拟合的展示情况。对于测试现场的测试人员来讲，无法实现智能化和高效地数据采集、分类处理并存储以及动态压缩模量计算和应力-变形数据拟合的展示情况。

技术实现思路

1、为了解决上述存在的现有技术岩土压缩模量测试的缺点和不足之处，本发明提供一种结构设计合理、便捷移动和固定、实现相比室内试验和平板载荷试验具有试验成本低，工期短，安全性高等优点的同时，实现高效，快速，精准地原位测试地基土的动-静压缩模量目的、同时还实现智能化和高效地数据采集、分类处理并存储以及动态压缩模量计算和应力-变形数据拟合的展示情况的智能化动静态岩土压缩模量测试设备。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种智能化动静态岩土压缩模量测试设备，该测试设备包括基座、反力组件、直线激振器、位移组件和检测组件，所述基座上下分布，且为柱形框架结构；在所述基座下端还连接有支撑件，所述支撑件配置成可带动该测试设备整体移动至预设位置，并以预设固紧力完成定位安装作业；所述反力组件包括固定座、固定柱、加载板；所述固定座为柱形框架结构，且通过导向结构设置于基座内侧，且二者之间以预设压紧力接触并保持固定座只能相对基座上下移动；所述固定柱竖直分布，且通过支撑板与所述固定座固定连接，所述支撑板上方区域被固定柱分为左右对称分布的两个加载区，用于在测试过程中添加预设重量的配重负载；所述加载板设置于固定柱下端；在所述固定柱上且位于加载板上方还设有阵列组成结构的压力传感器；所述直线激振器通过固紧螺栓安装于固定座上端，且直线激振器还连接安装有变频器，用于调节直线激振器的转速；所述位移组件还包括测桥和激光位移计；所述测桥为倒置的凹型结构，且与固定座保持只可相对左右移动；所述激光位移计设置于测桥，且为关于固定柱对称分布的两个；所述直线激振器、压力传感器和激光位移计分别与所述检测组件连接，所述检测组件携带加载压力和位移参数检测、信号收集、对测得的试验数据进行整理，计算得出多个测点的动态压缩模量，并对多个测点得到的应力-变形数据进行拟合。

4、作为优选的技术方案：所述支撑件包括移动轮、伸缩柱和固紧钉；所述移动轮通过支架设置于基座；所述伸缩柱设置于基座，且位于移动轮外侧，所述伸缩柱底端设有安装槽，所述固紧钉竖直分布，且一端设有连接臂，所述连接臂与所述安装槽匹配安装。

5、进一步优选的技术方案：在所述安装槽内还设有第一磁铁，所述连接臂一端设有第二磁铁，所述第二磁铁与第一磁铁匹配安装以完成固紧钉与伸缩柱的连接固定。

6、进一步优选的技术方案：所述导向结构为环形均匀分布的多组，每组所述导向结构还包括导向杆、导轮、导向槽；所述导向杆水平分布，所述导轮通过支架可转动地设置于导向杆，所述导向槽开设于固定座，且保持竖直分布；所述导轮沿导向槽适配滚动。

7、进一步优选的技术方案：所述导向杆一侧还设有伸缩臂，所述伸缩臂包括连杆和转动套；所述连杆为对称分布的两个，其中一个连杆一端与基座连接、另一端连接所述转动套；另外一个连杆一端与导向杆连接、另一端连接所述转动套；所述转动套设置于两个连杆之间，且保持转动连接，以使得转动套顺时针转动带动伸缩臂整体伸长，转动套逆时针转动带动伸缩臂整体缩短。

8、进一步优选的技术方案：所述检测组件包括检测箱、led屏、操作面板和控制器；所述检测箱设置于基座一侧，且外侧涂覆有防水涂层；所述led屏设置于检测箱内，用于显示试验操作界面、获取加载压力和位移参数显示；所述操作面板设置于led屏下方，用于工作人员进行按键操作和控制；所述控制器设置于led屏的一侧，且通过电性连接所述直线激振器和激光位移计。

9、进一步优选的技术方案：所述控制器包括信号采集单元、信号预处理单元、数据算法处理单元、数据存储单元；所述信号采集单元用于采集直线激振器以不同转速下的加载压力试验参数信号和激光位移计检测的位移偏离参数信号；所述信号预处理单元用于对信号采集单元采集的信号数据流进行滤波和信号放大处理；所述数据算法处理单元用于将多个测点的加载压力试验参数和位移偏离参数进行分类归集形成数据子集，并通过压缩模量的算法公式计算得出动态压缩模量m，并对多个测点得到的应力-变形数据进行拟合在led屏上显示；所述数据存储单元用于将试验所有数据以xml表格的形式进行数据存储，并以每个测试点为单位形成一个个数据子库。

10、作为优选的技术方案：在所述基座与固定座之间还设有承载组件，所述承载组件包括承载板、液压缸；所述承载板一侧与基座铰接，所述液压缸一端设置于基座，另一端与承载板通过连接耳铰接；该测试设备移动状态下，液压缸伸长，承载板完成对固定座整体的支撑，其中加载板与地面留有预设距离。

11、进一步优选的技术方案：所述支撑组件为环形均匀分布的四组。

12、进一步优选的技术方案：基座包括基板以及设置在基座上方的支撑框架，在所述基板内还设有储物室，储物室内通过多个隔板分为若干个储藏区，用于存放配重负载、设备组件。

13、本发明相比于现有技术的有益效果是：该压缩模量测试设备采用一体化设计，结构设计合理，同时采用移动轮、伸缩柱和固紧钉的配合，将该测试设备分为移动状态和固定状态，移动状态下，伸缩柱收缩，固紧钉未连接被收纳，移动轮接触地面，如此可便捷移动；而固定状态下，固紧钉与伸缩柱连接安装，同时伸缩柱伸长，即可将固紧钉插入地基中完成固紧定位；如此，可自由切换测试设备的移动和固定状态，省时省力，在测试现场便于切换移动到不同的测试点，进而提高了岩土压缩模量测试的作业效率；

14、该压缩模量测试设备，采用直线激振器和变频器可实现对地基土不同测试点的便捷、高效地测试，进而获得多组力和位移的参数，为后续提高压缩模量的测试精度提供了有力基础；关闭激振器，配合施加不同重量的负载配重，则可进行静态压缩模量的测试；如此，相比室内试验和平板载荷试验，该测试设备具有试验成本低，工期短，安全性高等优点，同时还实现了高效、快速、精准的原位测试地基土动-静压缩模量目的，更具有实用性；

15、该压缩模量测试设备，通过采集直线激振器以不同转速施加的加载压力试验参数信号（压力传感器实时检测）和激光位移计检测的位移偏离参数信号；并对信号采集单元采集的信号数据流进行滤波和信号放大处理；然后将多个测点的加载压力试验参数和位移偏离参数进行分类归集形成数据子集，并通过压缩模量的算法公式计算得出动态压缩模量m，并对多个测点得到的应力-变形数据进行拟合在led屏上显示；如此避免了现有技术人工记录数据、不直观、无法在现场进行观测的问题，实现了智能化和高效地数据采集、分类处理并存储以及动态压缩模量计算和应力-变形数据拟合的展示情况，进一步提高了该测试设备对于岩土、地基土压缩模量测试的作业效率和准确度。