一种利用电磁吸力锁的标准贯入试验装置的制作方法

1.本技术涉及岩土工程勘察技术领域，具体涉及一种利用电磁吸力锁的标准贯入试验装置。


背景技术：

2.在岩土工程勘察的手段中，利用钻探机械对地下地层进行钻探的同时开展相应的原位测试试验。标准贯入试验是查明地下土层密实度的可靠方法。根据《岩土工程勘察规范》中，利用标准贯入试验得到某一地层中每贯入30cm所需锤击击数，从而得到了该地层的密实度的状态为硬塑状、可塑状、软塑状或流塑状。钻探结束后，对建设场地地下地层进行评价，结合地层的实际情况，给出相应的设计方案，从而保证工程在控制成本和保障质量安全和的条件下顺利开工建设。
3.传统的标准贯入试验装置，将一个铁环放进穿心锤的中心，依靠摩擦力将穿心锤竖直牵引上来。但在进行试验时，常因为牵引装置锈蚀或润滑不足而导致提升重锤失败，标准贯入试验的效率偏低。


技术实现要素：

4.本技术提供一种利用电磁吸力锁的标准贯入试验装置，其主要目的在于提高标准贯入试验的效率。
5.本技术一种实施例中提供一种利用电磁吸力锁的标准贯入试验装置，包括：电磁吸锁、穿心锤、承压杆、连接绳以及标准贯入头；所述电磁吸锁和所述穿心锤均套在所述承压杆上，并均能够在所述承压杆的首端和尾端之间活动；所述连接绳一端和所述电磁吸锁连接，一端穿过所述承压杆的首端，所述连接绳用于提升所述电磁吸锁；所述电磁吸锁能够吸附所述穿心锤，并带着所述穿心锤随着所述连接绳提升；所述标准贯入头和所述承压杆尾端远离所述穿心锤的一侧连接。
6.一种实施例中，所述电磁吸锁包括吸盘以及设置在所述吸盘上的电源和开关，所述开关用于实现电路的通断；当所述开关闭合时，所述吸盘具有磁性，能够吸附所述穿心锤，当所述开关断开时，所述吸盘磁性消失，所述穿心锤和所述吸盘分离。
7.一种实施例中，所述电磁吸锁上设置充电口，所述充电口用于给所述电源充电。
8.一种实施例中，所述吸盘上开设凹槽，所述开关位于所述凹槽内；当所述开关相对所述吸盘表面凸出时，所述电路为导通状态，当所述开关相对所述吸盘表面凹陷时，所述电路为断开状态。
9.一种实施例中，所述凹槽上设置能够相对所述凹槽开合的盖板，所述开关通过弹性件设置在所述凹槽内；当盖上所述盖板时，所述开关收纳在所述凹槽内，所述弹性件为压缩状态。
10.一种实施例中，所述穿心锤包括锤体和吸附件，所述锤体为刚性材料，所述吸附件为磁性材料；所述电磁吸锁能够和所述穿心锤上的所述吸附件吸附连接。
11.一种实施例中，所述承压杆为非磁性的合金材料。
12.一种实施例中，所述标准贯入头和所述承压杆可拆卸连接。
13.一种实施例中，所述标准贯入头和所述承压杆之间可拆卸连接多个延长杆，所述延长杆用于延长所述利用电磁吸力锁的标准贯入试验装置的轴向长度。
14.一种实施例中，所述标准贯入头端部为刃口状，刃口角度为18-20
°
。
15.依据上述实施例的利用电磁吸力锁的标准贯入试验装置，连接绳能够提升电磁吸锁，电磁吸锁又能够和穿心锤吸附为一体，故而穿心锤间接通过连接绳能够被提升。采用电磁吸锁和穿心锤通过磁性吸附，并配合连接绳的方式，来实现穿心锤的提升。通过磁性吸附，能够较为稳定的保证穿心锤的提升，降低穿心锤提升失败的故障率，进而提高标准贯入试验效率。穿心锤设置在承压杆的首端和尾端之间，使得穿心锤能够被提升较为恒定的高度，进而穿心锤能够下落释放特定的重力势能。每次试验，不需要测量或关注提升的高度，只要根据试验情况，实现特定次数的提升即可。本技术所设计的标准贯入试验装置结构简单可靠、便于操作、并能提高标准贯入试验效率，极大保障了试验的安全性能，值得推广使用。
附图说明
16.图1为本技术一种实施例中标准贯入试验装置立体结构示意图；
17.图2为本技术一种实施例中标准贯入试验装置平面结构示意图；
18.图3为本技术一种实施例中电磁吸锁结构示意图；
19.图4为本技术一种实施例中穿心锤结构示意图；
20.图5为本技术一种实施例中标准贯入试验装置主体结构示意图；
21.图6为本技术一种实施例中电磁吸锁结构示意图；
22.图7为本技术一种实施例中电磁吸锁上的电路示意图。
具体实施方式
23.下面通过具体实施方式结合附图对本技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本技术相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本技术的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
24.另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
25.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
26.如图1-5所示，一种实施例中，利用电磁吸力锁的标准贯入试验装置，包括：电磁吸锁1、穿心锤2、承压杆3、连接绳4以及标准贯入头9。电磁吸锁1和穿心锤2均套在承压杆3上，并均能够在承压杆3的首端和尾端之间活动。连接绳4一端和电磁吸锁1连接，一端穿过承压杆3首端上的孔，连接绳4用于提升电磁吸锁1。电磁吸锁1能够吸附穿心锤2，并带着穿心锤2随着连接绳4提升。标准贯入头9和承压杆3尾端远离穿心锤2的一侧连接。
27.采用上述利用电磁吸力锁的标准贯入试验装置，以下简称标准贯入试验装置，连接绳4能够提升电磁吸锁1，电磁吸锁1又能够和穿心锤2吸附为一体，故而穿心锤2间接通过连接绳4能够被提升。采用电磁吸锁1和穿心锤2通过磁性吸附，并配合连接绳4的方式，来实现穿心锤2的提升。通过磁性吸附，能够较为稳定的保证穿心锤2的提升，降低穿心锤2提升失败的故障率，进而提高标准贯入试验效率。穿心锤2设置在承压杆3的首端和尾端之间，使得穿心锤2能够被提升较为恒定的高度，进而穿心锤2能够下落释放特定的重力势能。每次试验，不需要测量或关注提升的高度，只要根据试验情况，实现特定次数的提升即可。本技术所设计的标准贯入试验装置结构简单可靠、便于操作、并能提高标准贯入试验效率，极大保障了试验的安全性能，值得推广使用。
28.电磁吸锁1包括吸盘5以及设置在吸盘5上的电源14和开关6，开关6用于实现电路的通断。当开关6闭合时，吸盘5具有磁性，能够吸附穿心锤2，当开关6断开时，吸盘5磁性消失，穿心锤2和吸盘5分离。如图7所示，电磁吸锁1上的吸盘5、电源14以及开关6串联形成电路，通过开关6实现电路的通断，进而即可控制电磁吸锁1中吸盘5的磁性。当开关6闭合，电路导通，吸盘5具有磁性，能够吸附穿心锤2，此时通过连接绳4即可将穿心锤2从承压杆3的尾端提升到首端。当穿心锤2被提升到需要的高度后，断开开关6、吸盘5磁性消失，穿心锤2下落或自由落体，实现标准贯入头9的贯入试验。穿心锤2的首端和尾端之间的距离，对应每次穿心锤2被提升的高度，该高度根据《岩土工程勘察规范》设置，例如76cm，则每次穿心锤2从承压杆3的尾端到首端对应提升76cm的高度。
29.具体的，电源14选择12v电源，吸盘5上开设凹槽，开关6位于凹槽内。当开关6相对吸盘5表面凸出时，电路为导通状态，当开关6相对吸盘5表面凹陷时，电路为断开状态。在提升穿心锤2时，开关6凸出为闭合状态，如图1所示，当电磁吸锁1上的开关6和承压杆3的首端接触时，继续向上提升，开关6会被挤压凹陷，又处于断开状态，此时电磁吸锁1磁性消失，穿心锤2由于重力自由下落。采用该种结构，简化穿心锤2触发下落的方式，使得电磁吸锁1上的电路更加容易实现导通或断开，尽量简化工作人员的操作手续。
30.凹槽上设置能够相对凹槽开合的盖板15，开关6通过弹性件设置在凹槽内。当盖上盖板15时，开关6收纳在凹槽内，弹性件为压缩状态。当打开盖板15时，开关6受到弹性件的弹力作用，向上凸起处于导通状态。通过弹性件和盖板15的配合，较为简单的实现了开关6在断开和闭合之间的转换，设置盖板15还能够对开关6进行保护，实现断电收纳。具体的，如图6所示，盖板15上设置转轴，盖板15能够相对转轴转动，实现凹槽开口的打开和封闭，弹性件可选择弹簧。在其他实施例中，盖板15的转轴还可以和吸盘5的顶面相平行设置，或者盖板15和吸盘5的顶面还可以通过磁吸实现凹槽开口的打开或封闭，再或者盖板15卡扣固定在吸盘5的顶面。具体不做限制，只要能实现盖板15打开凹槽开口或封闭凹槽开口就行。
31.更佳的，电磁吸锁1上设置充电口，充电口用于给电源14充电。移动式的电源14方便使用、携带。设置充电口，能够多次循环使用电磁吸锁1，更加环保。将电源14设置在吸盘5
的内部，可以更好的保护电源，并简化吸盘5的外部结构。在其他实施例中，还可以设置电池，这样电磁吸锁1就有双重保障。当电源14有电时，采用该电源14，当电源14没有电时，可以采用电池充当电源14，使得标准贯入试验装置使用更加灵活。
32.穿心锤2包括锤体7和吸附件8，锤体7和吸附件8连接为一体。锤体7为高强度、耐变形的刚性材料，吸附件8为高强度、耐变形的磁性材料，例如选择铁制作吸附件8。电磁吸锁1能够和穿心锤2上的吸附件8吸附连接。
33.承压杆3为非磁性的合金材料，以确保标准贯入试验装置在使用时，电磁吸锁1不受干扰，能够正常工作。具体的，如图1-2所示，承压杆3包括支撑杆11、固定在支撑杆11首端的第二限位件12以及固定在支撑杆11尾端的第一限位件10。其中第一限位件10具有较高强度，为高强度和耐变形的刚性材料。在标准贯入试验装置工作中，第一限位件10能够承受穿心锤2自由下落后产生的巨大撞击力，进而通过标准贯入头9击破土层。
34.在其他实施例中，标准贯入头9和承压杆3可拆卸连接，可拆卸连接便于根据需要更换不同的标准贯入头9或替换损坏的标准贯入头9。
35.同时，标准贯入头9和承压杆3可拆卸连接，便于在标准贯入头9和承压杆3之间可拆卸连接多个延长杆13，延长杆13能够增加标准贯入试验装置的轴向长度。实际使用时，如图1所示，第一限位件10以及第一限位件10以上的部分都位于地面之上。当采用标准贯入试验装置钻孔时，如果深度较大，可以设置多根延长杆13，例如设置两根延长杆13。如果深度不是很大，可以设置一根延长杆13，来适当增加长度。
36.标准贯入头9端部为刃口状，刃口角度为18-20
°
。该角度范围下，标准贯入头9能够较好的对接触的面层施力。
37.利用电磁吸力锁的标准贯入试验装置，使用方法如下：
38.step1：在工程勘察项目中，进行钻孔勘探时，根据相关规范需针对部分钻孔中各砂土层的密实度进行标准贯入试验，当钻探器械钻进至地下某一地层时，将标准贯入头9安装于延长杆13底部与被测试地层接触。
39.step2：在延长杆13露出地面之上的顶部连接安装已套有电磁吸锁1和穿心锤2的承压杆3。
40.step3：将通电状态下的电磁吸锁1通过连接绳4下放至与穿心锤2接触，使得吸盘5与吸附件8相互吸引。
41.step4：通过连接绳4将吸盘5匀速提升，同时，被吸引的穿心锤2也被提升至顶部，当电磁吸锁1上的开关6与第二限位件12接触被挤压后收缩于吸盘5的内部，从而断电，吸盘5磁性消失，此时，穿心锤2在失去磁吸后，进行自由落锤运动，并撞击第一限位件10，从而将标准贯入头9贯入地下地层。
42.step5：根据《工程地质勘察规范》，1次自由落锤撞击标准贯入头9进入土体，记作1次击打。标准贯入头9被撞击进入土层45cm需要m次击打，为一次完整标准贯入试验。由于土层表层被钻探机械扰动过，而非反映出原状土层的真实密实度，所以标准贯入头9进入图层45cm中的前15cm所击打n次击数不纳入该地层的标准贯入试验的击打次数。则最终得到该地层30cm的标贯击数为m-n次。
43.step1至step 5为一次标准贯入试验，即利用电磁吸力锁的标准贯入试验装置的使用方法。上述方法中的45cm、15cm、30cm，仅为列举来说明本技术标准贯入试验装置的使
用方法，不应理解为对本技术的限制。工程地质勘探时，标准贯入试验装置采用特制的电磁吸锁1配合穿心锤2、承压杆3以及连接绳4，对地下地层开展标准贯入试验，得到相应的击数，即查明地层的密实度。
44.以上应用了具体个例对本技术进行阐述，只是用于帮助理解本技术，并不用以限制本技术。对于本技术所属技术领域的技术人员，依据本技术的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。