專利名稱：一種可測(cè)試土體熒光強(qiáng)度的環(huán)境孔壓靜力觸探探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可測(cè)土體熒光強(qiáng)度的環(huán)境孔壓靜力觸探探頭，屬于巖土工程和環(huán)境工程領(lǐng)域中一種能夠檢測(cè)地下土體中污染物存在與否及其濃度分布的靜力觸探裝置。
背景技術(shù)：
靜力觸探技術(shù)是指利用壓力裝置將帶有觸探頭的觸探桿壓入試驗(yàn)土層，通過量測(cè)系統(tǒng)測(cè)試土的錐尖阻力、側(cè)壁摩阻力等，可確定土的某些基本物理力學(xué)特性，如土的變形模量、土的容許承載力等。靜力觸探技術(shù)至今已有80多年的歷史。國際上廣泛應(yīng)用靜力觸探，部分或全部代替了工程勘察中的鉆探和取樣。我國于1965年首先研制成功電測(cè)式靜力觸探并應(yīng)用于勘察。近幾年隨著傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了很多新的靜力觸探技術(shù)，這些技術(shù)能夠快速、準(zhǔn)確地獲得土層的孔隙水壓力、地震波、污染物性狀、溫度、甚至影像。國外已將之大量應(yīng)用于環(huán)境巖土工程領(lǐng)域。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化和工業(yè)化進(jìn)程的加快，土體污染越來越嚴(yán)重，我們賴以生存的巖土圈環(huán)境日益惡化，環(huán)境巖土工程問題已成為我國巖土工程和環(huán)境工程工作者重要的研究課題。對(duì)于污染物存在與否的檢測(cè)，通常采用測(cè)量土體電阻率、電導(dǎo)率和熒光強(qiáng)度的手段來加以判斷。碳?xì)浠衔锸亲钪饕?、最普遍的地下污染物之一，大多?shù)碳?xì)浠衔镉捎诤卸喾紵N成分，當(dāng)采用不同形式的光照射時(shí)會(huì)產(chǎn)生熒光現(xiàn)象。研究表明，普通燃油污染如航空煤油、噴氣燃油、汽油和柴油等均展現(xiàn)出很強(qiáng)的熒光信號(hào)，且有機(jī)物污染的熒光現(xiàn)象非常靈敏，只要溶劑中含有十萬分之一的燃油，即可發(fā)光，而污染物發(fā)出的熒光強(qiáng)度指示著該污染物在土中的濃度，因此在油氣勘探工作中常用熒光分析來鑒定地下土層中是否含油，并粗略確定其組分和含量。因此，基于此物理現(xiàn)象，結(jié)合常規(guī)孔壓靜力觸探(CPTU)探頭，本實(shí)用新型提出了一個(gè)可利用熒光探測(cè)器來測(cè)量土樣熒光強(qiáng)度的環(huán)境孔壓靜力觸探探頭，從而利用該探頭來檢測(cè)污染物的存在及其含量。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是針對(duì)國內(nèi)現(xiàn)有單雙橋靜探技術(shù)存在的缺陷，提出一種可用于環(huán)境領(lǐng)域的可測(cè)試土體熒光強(qiáng)度的環(huán)境孔壓靜力觸探探頭。技術(shù)方案本實(shí)用新型的可測(cè)試土體熒光強(qiáng)度的環(huán)境孔壓靜力觸探探頭外周為探桿，在探桿上半段內(nèi)部設(shè)有模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，在探桿的上半段外周嵌有藍(lán)寶石視窗，與藍(lán)寶石視窗正對(duì)的是水銀燈，緊貼于藍(lán)寶石視窗表面的是光電二極管陣列檢測(cè)器，密封箱將光電二極管陣列檢測(cè)器包圍，而光電二極管陣列檢測(cè)器通過導(dǎo)線與模-數(shù)轉(zhuǎn)換器直接相連，探桿的下半段與側(cè)壁摩擦筒相連，側(cè)壁摩擦筒的下方連接有圓錐探頭，孔壓過濾環(huán)位于側(cè)壁摩擦筒和圓錐探頭之間。所述的圓錐探頭的錐角為60°，錐底截面積為10 cm2，側(cè)壁摩擦筒表面積為150
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cm ο所述藍(lán)寶石視窗直徑為5. 35mm，與圓錐探頭錐尖點(diǎn)的距離為50cm。[0007]本實(shí)用新型的可測(cè)試土體熒光強(qiáng)度的環(huán)境孔壓靜力觸探探頭，其熒光強(qiáng)度測(cè)試部分主要由模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、藍(lán)寶石視窗、水銀燈、光電二極管陣列檢測(cè)器及密封箱等系統(tǒng)組成。水銀燈受地表系統(tǒng)激發(fā)產(chǎn)生光源，透過藍(lán)寶石視窗照射在土層中污染物上，污染物受激發(fā)產(chǎn)生的熒光由光電二極管陣列檢測(cè)器接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)隨CPTU電纜一同傳輸至地表的采集和存儲(chǔ)系統(tǒng)，而密封箱則保證光電二極管陣列檢測(cè)器采集的光信號(hào)不受水銀燈光源的影響，保證試驗(yàn)精確性和可靠性。有益效果本實(shí)用新型解決了國內(nèi)現(xiàn)有的單雙橋靜探技術(shù)不能檢測(cè)地下土體污染物的缺陷，能有效測(cè)試土體的熒光強(qiáng)度，從而判斷污染物的存在與否及其含量。

圖1是本實(shí)用新型的元件裝置圖；其中有探桿1、模-數(shù)轉(zhuǎn)換器2、藍(lán)寶石視窗3、水銀燈4、光電二極管陣列檢測(cè)器 5、密封箱6、側(cè)壁摩擦筒7、孔壓過濾環(huán)8、圓錐探頭9。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的一種可測(cè)試土體熒光強(qiáng)度的環(huán)境孔壓靜力觸探探頭包括探桿1、 模-數(shù)轉(zhuǎn)換器2、藍(lán)寶石視窗3、水銀燈4、光電二極管陣列檢測(cè)器5、密封箱6、側(cè)壁摩擦筒 7、孔壓過濾環(huán)8、圓錐探頭9。在探桿1上半段內(nèi)部設(shè)有模-數(shù)轉(zhuǎn)換器2，在探桿1的上半段外周嵌有藍(lán)寶石視窗3，與藍(lán)寶石視窗3正對(duì)的是水銀燈4，緊貼于藍(lán)寶石視窗3表面的是光電二極管陣列檢測(cè)器5，密封箱6將光電二極管陣列檢測(cè)器5包圍，而光電二極管陣列檢測(cè)器5通過導(dǎo)線與模-數(shù)轉(zhuǎn)換器2直接相連，探桿1的下半段與側(cè)壁摩擦筒7相連，側(cè)壁摩擦筒7的下方連接有圓錐探頭9，孔壓過濾環(huán)8位于側(cè)壁摩擦筒7和圓錐探頭9之間。該探頭集成了常規(guī)靜力觸探的功能(可測(cè)端阻、摩阻和孔壓)及測(cè)試土體熒光強(qiáng)度的功能，進(jìn)一步發(fā)展了多功能CPTU技術(shù)的內(nèi)容。水銀燈受地表系統(tǒng)激發(fā)產(chǎn)生光源，透過藍(lán)寶石視窗照射在土層中污染物上，污染物受激發(fā)產(chǎn)生的熒光由光電二極管陣列檢測(cè)器接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)隨CPTU電纜一同傳輸至地表的采集和存儲(chǔ)系統(tǒng)。而密封箱則保證光電二極管陣列檢測(cè)器采集的光信號(hào)不受水銀燈光源的影響，保證試驗(yàn)精確性和可靠性。熒光的強(qiáng)度經(jīng)光電二極管陣列檢測(cè)器接收而獲得定量化評(píng)價(jià)。光信號(hào)經(jīng)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器處理后的數(shù)字信號(hào)使得所有的信號(hào)可以通過一根電纜進(jìn)行傳輸，減少冗余。地表微機(jī)采集和存儲(chǔ)系統(tǒng)則連續(xù)采集接收的熒光強(qiáng)度信號(hào)，繪出實(shí)時(shí)連續(xù)的剖面圖。
權(quán)利要求1.一種可測(cè)試土體熒光強(qiáng)度的環(huán)境孔壓靜力觸探探頭，其特征在于該探頭外周為探桿(1)，在探桿(1)上半段內(nèi)部設(shè)有模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)，外周嵌有藍(lán)寶石視窗(3)，與藍(lán)寶石視窗(3)正對(duì)的是水銀燈(4)，緊貼于藍(lán)寶石視窗(3)表面的是光電二極管陣列檢測(cè)器(5)， 密封箱(6)將光電二極管陣列檢測(cè)器(5)包圍，而光電二極管陣列檢測(cè)器(5)通過導(dǎo)線與模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)相連；探桿(1)的下半段與側(cè)壁摩擦筒(7)相連，側(cè)壁摩擦筒(7)的下方連接有圓錐探頭(9 )，孔壓過濾環(huán)(8 )位于側(cè)壁摩擦筒(7 )和圓錐探頭(9 )之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可測(cè)土體熒光強(qiáng)度的環(huán)境孔壓靜力觸探探頭，其特征在于圓錐探頭(9)的錐角為60°，錐底截面積為10 cm2，側(cè)壁摩擦筒(7)表面積為150 cm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可測(cè)土體熒光強(qiáng)度的環(huán)境孔壓靜力觸探探頭，其特征在于藍(lán)寶石視窗(3)直徑為5. 35mm，與圓錐探頭(9)錐尖點(diǎn)的距離為50cm。
專利摘要本實(shí)用新型公布了一種可測(cè)試土體熒光強(qiáng)度的環(huán)境孔壓靜力觸探探頭，該探頭外周為探桿(1)，在探桿(1)上半段內(nèi)部設(shè)有模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)，外周嵌有藍(lán)寶石視窗(3)，與藍(lán)寶石視窗(3)正對(duì)的是水銀燈(4)，緊貼于藍(lán)寶石視窗(3)表面的是光電二極管陣列檢測(cè)器(5)，密封箱(6)將光電二極管陣列檢測(cè)器(5)包圍，而光電二極管陣列檢測(cè)器(5)通過導(dǎo)線與模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)相連；探桿(1)的下半段與側(cè)壁摩擦筒(7)相連，側(cè)壁摩擦筒(7)的下方連接有圓錐探頭(9)，孔壓過濾環(huán)(8)位于側(cè)壁摩擦筒(7)和圓錐探頭(9)之間。采用該環(huán)境探頭，具有原位、快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，為環(huán)境巖土工程實(shí)踐提供有力的檢測(cè)工具。
文檔編號(hào)E02D1/00GK202323913SQ20112045640
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者劉松玉, 蔡國軍, 鄒海峰 申請(qǐng)人:東南大學(xué)