一种原位钻孔压缩试验设备及其使用方法与流程

本发明涉及地质勘察的技术领域，尤其是涉及一种原位钻孔压缩试验设备及其使用方法。

背景技术：

目前，在检测土体承载力或者压缩模量等参数时，一般为在相应地质位置处取样，然后在实验室进行实验，此种方法采取土样过程及运输易扰动土样结构，需要进行深度修正，才能够得到准确的数据，且设备造价高，实验过程繁琐。现有的，在现场孔内直接进行测量的方法包括：

旁压试验是在现场钻孔中进行的一种水平向荷载试验。具体试验方法是将一个圆柱形的旁压器放到钻孔内设计标高，加压使得旁压器横向膨胀，根据试验的读数可以得到钻孔横向扩张的体积-压力或应力-应变关系曲线，据此可用来估计地基承载力，测定土体参数，但是设备造价高。

标贯试验是在现场测定砂或粘性土的地基承载力的一种方法。这种方法通过测量规定重量的重锤自某一特定高度自由锤击地基，贯入深度达某一值时的锤击数，以评价该处地基土的性质及承载力。通常重锤质量取63.5±0.5kg，落距取76±2cm。标贯试验是一种勘探与原位试验相结合的地基勘探方法，可以简便快捷地得到近似的粘性土地基承载力标准值。此种方法只适用深度小的钻孔，在钻孔深度大时，不适用。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是提供一种原位钻孔压缩试验设备，解决了标贯实验适用范围小的问题，具有结构简单，操作方便，适应范围广的优点。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种原位钻孔压缩试验设备，包括承载板、竖直固设在承载板中心位置的支撑杆、设置在支撑杆顶部用于对支撑杆持续施加竖直向下压力的加压装置以及位于加压装置一侧用于检测承载板位移的沉降测量装置，所述支撑杆上端的侧壁上固设有垂直于支撑杆的悬杆，所述沉降测量装置抵接在悬杆的顶面。

通过采用上述技术方案，通过在钻孔内插入带有承载板的支撑杆，利用加压装置对支撑杆进行持续的施压，经过沉降测量装置检测处承载板在压力的作用下发生的沉降位移，从而得出压力与土压缩位移之间的关系，便于得到不同深度地质承载力和压缩模量，利用本设备能够在施工现场对土体进行原位测量，取得现场实际的实验数据，避免后期深度修正，同时选用不同长度的支撑杆能够适应不同深度的钻孔，适应性强，本发明具有结构简单、适用不同钻孔深度、操作方便的优点。

本发明进一步设置为：所述加压装置为液压千斤顶，所述液压千斤顶的伸缩端与支撑杆顶部抵接。

通过采用上述技术方案，液压千斤顶施力可控，可随时对支撑杆施加和停止压力，操作简单。

本发明进一步设置为：所述沉降测量装置包括磁力座、固设在磁力座上的表架以及夹持固定在表架上的千分表，所述千分表包括测试头，所述测试头抵接在悬杆顶面。

通过采用上述技术方案，通过磁力座和表架将千分表固定悬挂在悬杆的上方，更加稳定，便于检测承载板的沉降位移，精度更高。

本发明进一步设置为：所述加压装置与支撑杆之间设置有压力应变片，所述压力应变片连接有用于显示加压装置施加压力大小的显示屏。

通过采用上述技术方案，通过压力应变片能够将液压千斤顶的压力转化为电信号在显示屏上进行显示，从而能够便于观察液压千斤顶施加的压力值，更加准确。

本发明进一步设置为：所述支撑杆为多根支杆单元拼接形成，相邻所述支杆单元可拆卸连接，位于所述支撑杆最下端的支杆单元与承载板固结，位于所述支撑杆最上端的支杆单元的侧壁上固设有悬杆。

通过采用上述技术方案，能够检测不同钻孔深度处土体的压力与位移的关系。

本发明进一步设置为：所述支撑杆的外周面上沿着支撑杆的长度方向间隔设置有多个定位器，所述定位器包括至少两根定位杆，所述定位杆沿支撑杆周向间隔均匀设置。

通过采用上述技术方案，定位器能够对支撑杆在钻孔中具有定位的作用，同时，定位器对支撑杆有加强作用，能够防止在加压装置施压时支撑杆发生弯曲

本发明进一步设置为：所述定位器通过紧固件固定在支撑杆上，所述定位器固设在紧固件的外侧壁上，所述紧固件抱紧在支撑杆上。

通过采用上述技术方案，通过紧固件临时固定在支撑杆上，便于定位器的安装和拆卸，能够重复利用。

本发明进一步设置为：所述紧固件为抱箍，所述定位器固结在抱箍的外侧面。

通过采用上述技术方案，将定位器固结在抱箍上，通过抱箍将定位器固定在支撑杆上，安装拆卸更加方便。

本发明的第二个目的是提供一种原位钻孔压缩试验设备的使用方法，包括以下步骤：

s1、钻孔：对钻探区域进行钻孔，钻至检测位置，向钻孔内插入与钻孔内径大小适配的套管；

s2、插入支撑杆：将支撑杆带有承载板的一端连带承载板一起插入钻孔内，其中在下放支撑杆时，在支撑杆上间隔设置定位器，直至承载板抵接在钻孔底；

s3、设置加压装置：将固定板穿过支撑杆放置在套管的顶端，将液压千斤顶放置在支撑杆的顶端，使液压千斤顶的伸缩端抵接在支撑杆上，另一端抵接在位置不发生移动的持力结构上，并在液压千斤顶与支撑杆之间设置压力应变片；

s4、设置沉降测量装置：将表架固设在磁力座上，将千分表夹持在表架上，磁力座吸附固定在固定板上，使测试头竖直抵接在悬杆的上表面；

s5、测量并记录：通过液压千斤顶不断的对支撑杆施加向下的力，然后记录液压千斤顶不同阶段的压力以及千分表上对应的位移。

通过采用上述技术方案，该方法工艺简单，操作方便，测得的数据更加贴合现场实际地质。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.通过加压装置对支撑杆进行施压，配合沉降测量装置检测土体变形，从而得出压力与土体变形之间的关系，具有结构简单，操作方便，适应范围广的优点；

2.通过设置多根支杆单元，使支撑杆能够适应不同深度的地质检测；

3.通过设置压力应变片和显示屏，能够准确的得出压力的大小，以便得出压力与沉降位移之间的关系。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的使用时剖视图。

图中，1、承载板；2、支撑杆；21、悬杆；22、支杆单元；3、液压千斤顶；4、沉降测量装置；41、磁力座；42、表架；43、千分表；431、测试头；5、持力结构；6、压力应变片；61、显示屏；7、定位器；8、抱箍；9、套管；91、固定板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

参照图1，为本发明公开的一种原位钻孔压缩试验设备，包括承载板1、支撑杆2、加压装置以及沉降测量装置4，承载板1为略小于钻孔内径的圆形钢板，可以小于钻孔内径1-3cm。在承载板1顶面的中心位置焊接有支撑杆2，支撑杆2垂直于承载板1，支撑杆2的顶部设置有用于持续对支撑杆2持续施加竖直向下压力的加压装置。加压装置的一侧设置有用于检测承载板1向下位移的沉降测量装置4，在支撑杆2上端的侧壁上固设有垂直于支撑杆2的悬杆21，悬杆21为顶面水平的方杆，沉降测量装置4抵接在悬杆21的顶面。

加压装置为液压千斤顶3，液压千斤顶3的伸缩端与支撑杆2顶部抵接。液压千斤顶3具有构造简单、重量轻、便于携带，移动方便的优点，适合现场的携带和使用，使用时，将液压千斤顶3的伸缩端放置在支撑杆2的顶部，在液压千斤顶3的顶部悬挂固定有用于液压千斤顶3持力的持力结构5，持力结构5可以为钻机的动力头或者钻机的重锤等重物便于液压千斤顶3向下对支撑杆2进行施力时的持力。

沉降测量装置4包括磁力座41、固设在磁力座41上的表架42以及夹持固定在表架42上的千分表43，千分表43也可改为百分表，千分表43包括测试头431，在使用时，将测试头431按压抵接在悬杆21的顶面以便于在液压千斤顶3对支撑杆2进行施力时，准确的测量承载板1沉降的距离。

参照图2，为了便于检测液压千斤顶3对支撑杆2施加的压力，在液压千斤顶3与支撑杆2之间设置有压力应变片6，压力应变片6与外部电连接有显示屏61，在液压千斤顶3对支撑杆2施加压力时，通过压力应变片6将压力信号转变为电信号经过显示屏61显示加压装置施加的压力大小，以便于工作人员准确及时的将液压千斤顶3各阶段的压力进行记录。

参照图1，由于钻孔时钻孔的深度不定，测量承载力或者压缩模量的位置不同，所以单一长度的支撑杆2无法满足现场的实际需要，将支撑杆2设置为多根支杆单元22，多根支杆单元22相互拼接形成支撑杆2，每节支杆单元22的长度2-3m，其中相邻的支杆单元22之间可拆卸连接，可以为螺纹螺孔连接，也可以为法兰连接，本申请采取螺纹螺孔连接。位于支撑杆2最下端的支杆单元22与承载板1焊接，位于支撑杆2最上端的支杆单元22的侧壁上焊接固定有悬杆21。选用多节支杆单元22，可以测量钻孔不同深度的承载力或者压缩模量，更加实用。

参照图1，进一步的，在钻孔较深时，由于支撑杆2较细较长，液压千斤顶3对支撑杆2向下施加压力时，会导致支撑杆2发生弯曲，压力被消耗，从而影响实验的精度，所以在支撑杆2的外周面上沿着支撑杆2的长度方向设置有多个定位器7，定位器7包括至少两根定位杆，定位杆沿着支撑杆2周向间隔均匀设置。定位器7通过紧固件固定在支撑杆2上，定位器7固定设置在紧固件的外侧壁上，紧固件抱紧在支撑杆2上。

紧固件为抱箍8，定位器7焊接在抱箍8的外侧面上，使用时，将抱箍8抱紧在支撑杆2上，通过螺栓固定，支撑杆2置于钻孔中，定位器7能够抵接在钻孔的内壁上，从而能够对支撑杆2进行支撑，同时也能够对支撑杆2具有定位作用。

参照图2，为了配合试验设备使用，在使用时，在钻孔内插入套管9，套管9的直径与钻孔内径相适配，以防止在实验的过程中发生塌孔或者孔壁掉落土屑影响实验的准确性。在套管9的顶端放置有固定板91，固定板91为铁板，支撑杆2穿过固定板91插入钻孔内，在实验时便于将磁力座41固定在铁板上，便于放置沉降测量装置4。

实施例二：

参照图1和图2，为本发明提供的一种原位钻孔压缩试验设备的使用方法，包括以下步骤：

s1、钻孔：对钻探区域进行钻孔，钻至检测位置，向钻孔内插入与钻孔内径大小适配的套管9，将钻孔孔底的松土清理干净，以防止非原状土对实验造成影响；

s2、插入支撑杆2：将支撑杆2带有承载板1的一端连带承载板1一起插入钻孔内，其中在下放支撑杆2时，每隔1-2m将固定有定位器7的抱箍8抱紧在支撑杆2上，直至承载板1抵接在钻孔底；

s3、设置加压装置：将固定板91穿过支撑杆2放置在套管9的顶端，将液压千斤顶3放置在支撑杆2的顶端，使液压千斤顶3的伸缩端抵接在支撑杆2上，另一端抵接在位置不发生移动的持力结构5上，持力结构5为钻机动力头，并在液压千斤顶3与支撑杆2之间设置压力应变片6；

s4、设置沉降测量装置4：将表架42固设在磁力座41上，将千分表43夹持在表架42上，磁力座41吸附固定在固定板91上，按压测试头431，使测试头431竖直抵接在悬杆21的上表面；

s5、测量并记录：通过液压千斤顶3不断的对支撑杆2施加向下的力，然后记录液压千斤顶3不同阶段的压力以及千分表43上对应的位移，根据土受到的压力以及发生的位移计算出土的承载力和压缩模量，更加贴近实际，不需要进行深度的修正等繁杂过程。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。