專利名稱：一種用于多功能孔壓靜力觸探的地震波自動(dòng)觸發(fā)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地基土原位剪切波速的測(cè)定新方法，屬于巖土工程測(cè)試領(lǐng)域中一種能夠良好控制剪切波激發(fā)強(qiáng)度的多功能孔壓靜力觸探自動(dòng)觸發(fā)裝置。
背景技術(shù)：
靜カ觸探是指利用壓カ裝置將有觸探頭的觸探桿壓入試驗(yàn)土層，通過(guò)量測(cè)系統(tǒng)測(cè)試土的貫入阻力、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、土的容許承載カ等。靜カ觸探技術(shù)至今已有80多年的歷史。國(guó)際上廣泛應(yīng)用靜カ觸探，部分或全部代替了工程勘察中的鉆探和取樣。我國(guó)于1965年首先研制成功電測(cè)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)了很多新的靜カ觸探技術(shù)，這些技術(shù)能夠快速、準(zhǔn)確地獲得土層的孔隙水壓力、電阻率、污染物性狀、溫度、甚至影像。國(guó)外已將之 大量應(yīng)用于環(huán)境巖土工程領(lǐng)域。地震波靜カ觸探技術(shù)能有效的測(cè)量土層原位剪切波速和動(dòng)剪切模量，具有快速、經(jīng)濟(jì)及原位等特點(diǎn)。當(dāng)探頭貫入一定的深度時(shí)，用鐵錘人工敲擊鐵板進(jìn)而激發(fā)剪切波，同時(shí)探頭內(nèi)置電路開(kāi)始采集地震波波形數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，一次存儲(chǔ)完成后，自動(dòng)將數(shù)據(jù)通過(guò)串ロ傳送到地表計(jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī)軟件對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及波形顯示。剪切波速的測(cè)量受到剪切波傳遞方向與激振強(qiáng)度的影響，然而此兩種因素均受到鐵錘人工激發(fā)的影響。在當(dāng)前的地震波靜カ觸探試驗(yàn)中，通常采用人工手提鐵錘敲打鐵板的方式激發(fā)剪切波，此方法具有如下缺點(diǎn)1)所激發(fā)的剪切波傳遞方向不確定，原因在于受到人為因素的影響，鐵錘在鐵板的敲擊點(diǎn)不確定，進(jìn)而影響著剪切波的傳遞方向；2 )剪切波的激振強(qiáng)度不唯一，受到人為因素的影響，鐵錘敲擊鐵板時(shí)用カ大小或敲擊能量不同，則激振強(qiáng)度不確定，同時(shí)也影響著剪切波的傳遞深度；3)當(dāng)場(chǎng)地地形條件比較復(fù)雜時(shí)，人工手提鐵錘敲打鐵板時(shí)非常容易打擊在地表或其他障礙物上，從而產(chǎn)生錯(cuò)誤的剪切波，影響到測(cè)試的準(zhǔn)確性；4)人工手提鐵錘敲打鐵板的方式費(fèi)時(shí)而費(fèi)力，不利于提高試驗(yàn)效率?？偠灾?，當(dāng)前的地震波靜カ觸探試驗(yàn)的剪切波速激發(fā)方式具有質(zhì)量控制低、準(zhǔn)確性低、可重復(fù)性差以及費(fèi)時(shí)費(fèi)カ等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有的地震波靜カ觸探技術(shù)剪切波觸發(fā)方式存在的缺陷，提出ー種可良好控制剪切波激發(fā)強(qiáng)度的多功能孔壓靜力觸探自動(dòng)觸發(fā)裝置。技術(shù)方案本發(fā)明的用于多功能孔壓靜力觸探的地震波自動(dòng)觸發(fā)裝置包括ー對(duì)多孔鐵架、長(zhǎng)螺栓、木柄、導(dǎo)線、尼龍繩、鐵錘以及ー個(gè)L型鉄板；ー對(duì)多孔鐵架平行安裝在多功能孔壓靜力觸探車廂外壁上，且位于L型鉄板的正上方；木柄的上端開(kāi)設(shè)有圓形小孔，長(zhǎng)螺栓通過(guò)木柄上端的圓柱小孔與多孔鐵架上的圓形小孔相連接，木柄的下端與鐵錘相連；導(dǎo)線將光電脈沖觸發(fā)儀與鐵錘連接，使得光電脈沖觸發(fā)儀在發(fā)出采集提示信號(hào)后，可通過(guò)導(dǎo)線將初始的地震波信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)；尼龍繩系于鐵錘的一端，L型鉄板置于鐵錘的另一端，并由卡車或其它靜荷載固定在地面上。有益效果本發(fā)明具有以下特點(diǎn)試驗(yàn)開(kāi)始前根據(jù)場(chǎng)地的地形條件，選擇合適的高度采用長(zhǎng)螺栓將木柄和多孔鐵架相連，保證鐵錘在做單擺運(yùn)動(dòng)時(shí)能撞擊在L型鉄板的豎板上。當(dāng)探頭貫入至一定的深度吋，當(dāng)光電脈沖觸發(fā)儀傳遞采樣信號(hào)之后，人工提起尼龍繩至某一固定的高度，然后釋放尼龍繩，鐵錘在重力作用下做單擺運(yùn)動(dòng)，敲擊在L型鉄板的豎板上，激發(fā)剪切波。光電脈沖觸發(fā)儀接收初始的剪切波信號(hào)，地震波靜カ觸探探頭內(nèi)置的檢波儀檢測(cè)到傳遞的剪切波后開(kāi)始采集地震波的波形數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，然后通過(guò)串ロ傳送至地表的計(jì)算機(jī)中，由地表計(jì)算機(jī)軟件對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及波形顯示。本觸發(fā)裝置保證了觸發(fā)點(diǎn)能始終位于某一點(diǎn)處，且剪切波的激振強(qiáng)度能保持一致，具有良好的質(zhì)量控制和可重復(fù)性,且準(zhǔn)確性高、快速而有效。


圖I是本發(fā)明的測(cè)量原理圖； 圖2是觸發(fā)裝置示意圖。其中包括多孔鐵架I、長(zhǎng)螺栓2、木柄3、導(dǎo)線4、尼龍繩5、鐵錘6、L型鉄板7。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是一種用于多功能孔壓靜力觸探測(cè)量土層原位剪切波速和動(dòng)剪切模量等參數(shù)的地震波自動(dòng)觸發(fā)裝置，包括剪切波的觸發(fā)裝置、地震波靜カ觸探探頭，該設(shè)備主要由ー對(duì)多孔鐵架、長(zhǎng)螺栓、木柄、導(dǎo)線、尼龍繩、鐵錘以及ー個(gè)L型鐵板組成。ー對(duì)多孔鐵架焊接在車廂外壁上，位于L型鉄板的正上方；木柄的一端開(kāi)設(shè)有圓柱小孔，長(zhǎng)螺栓通過(guò)木柄的圓柱小孔而與多孔鐵架相連接，木柄的另一端與鐵錘相連；導(dǎo)線將光電脈沖觸發(fā)儀與鐵錘連接，使得光電脈沖觸發(fā)儀在發(fā)出采集提示信號(hào)后，可通過(guò)導(dǎo)線將初始的地震波信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)；尼龍繩系于鐵錘的一端，L型鉄板置于鐵錘的另一端，并由卡車等靜荷載固定在地面上。兩個(gè)多孔鐵架I之間的水平間距為45mm，多孔鐵架中的圓孔直徑為20mm。長(zhǎng)螺栓2的長(zhǎng)度為60mm，螺絲直徑為10mm，而頭部直徑20mm。木柄3的直徑為35mm,總長(zhǎng)度為2000mm,端部圓柱小孔直徑為15mm。鐵錘6的質(zhì)量為10kg。L型鐵板7底部長(zhǎng)度為350mm，上部豎起高度為100mm。如圖I所示為測(cè)量的原理圖，將探頭貫入某一深度，計(jì)算出剪切波觸發(fā)點(diǎn)與檢波儀的距離。地表計(jì)算機(jī)的采集系統(tǒng)準(zhǔn)備完畢之后，傳遞信號(hào)至光電脈沖觸發(fā)儀，光電脈沖觸發(fā)儀提示可激發(fā)地震波。此時(shí)用鐵錘擊打鉄板，激發(fā)地震波，同時(shí)觸發(fā)采集系統(tǒng)通過(guò)光電脈沖觸發(fā)儀開(kāi)始進(jìn)行采集，采集完成之后，由示波儀可以觀察到所采集的波形。根據(jù)采集到的波形可以得出剪切波從激發(fā)到傳到檢波儀的延時(shí)時(shí)間。當(dāng)探頭貫入至下ー個(gè)深度時(shí)，重復(fù)上述過(guò)程。根據(jù)剪切波在兩個(gè)深度之間的傳遞距離與傳遞時(shí)間，即可計(jì)算出剪切波速，再由
Gmm =碑:2即得出土體的動(dòng)剪切模量。如圖2所示為觸發(fā)裝置及其尺寸示意圖，試驗(yàn)開(kāi)始前根據(jù)場(chǎng)地的地形條件，選擇合適的高度采用長(zhǎng)螺栓將木柄和多孔鐵架相連，保證鐵錘在做單擺運(yùn)動(dòng)時(shí)能撞擊在L型鐵板的豎板上。當(dāng)探頭貫入至一定的深度吋，當(dāng)光電脈沖觸發(fā)儀傳遞采樣信號(hào)之后，人工提起尼龍繩至某一固定的高度，然后釋放尼龍繩，鐵錘在重力作用下做單擺運(yùn)動(dòng)，敲擊在L型鐵板的豎板上，激發(fā)剪切波。光電脈沖觸發(fā)儀接收初始的剪切波信號(hào)，地震波靜カ觸探探頭內(nèi)置的檢波儀檢測(cè)到傳遞的剪切波后開(kāi)始采集剪切波的波形數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，然后通過(guò)串ロ傳送至地表的計(jì)算機(jī)中，由地表計(jì)算機(jī)軟件對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及波形顯示。本觸發(fā)裝置保證 了觸發(fā)點(diǎn)能始終位于某一點(diǎn)處，且剪切波的激振強(qiáng)度能保持一致，具有良好的質(zhì)量控制和可重復(fù)性，且準(zhǔn)確性高、快速而有效。
權(quán)利要求
1.一種用于多功能孔壓靜力觸探的地震波自動(dòng)觸發(fā)裝置，其特征在于該裝置包括一對(duì)多孔鐵架(I)、長(zhǎng)螺栓(2)、木柄(3)、導(dǎo)線(4)、尼龍繩(5)、鐵錘(6)以及一個(gè)L型鐵板(7)；一對(duì)多孔鐵架(I)平行安裝在多功能孔壓靜力觸探車廂外壁上，且位于L型鐵板(7)的正上方；木柄(3)的上端開(kāi)設(shè)有圓形小孔，長(zhǎng)螺栓(2)通過(guò)木柄(3)上端的圓柱小孔與多孔鐵架(I)上的圓形小孔相連接，木柄(3)的下端與鐵錘(6)相連；導(dǎo)線(4)將光電脈沖觸發(fā)儀與鐵錘(6)連接，使得光電脈沖觸發(fā)儀在發(fā)出采集提示信號(hào)后，可通過(guò)導(dǎo)線將初始的地震波信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)；尼龍繩(5)系于鐵錘(6)的一端，L型鐵板(7)置于鐵錘(6)的另一端，并由卡車或其它靜荷載固定在地面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于多功能孔壓靜力觸探的地震波自動(dòng)觸發(fā)裝置其特征在于兩個(gè)多孔鐵架(I)之間的水平間距為45mm，多孔鐵架中的圓孔直徑為20mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于多功能孔壓靜力觸探的地震波自動(dòng)觸發(fā)裝置，其特征在于長(zhǎng)螺栓(2)的長(zhǎng)度為60mm，螺絲直徑為10mm，而頭部直徑20mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于多功能孔壓靜力觸探的地震波自動(dòng)觸發(fā)裝置，其特征在于木柄(3)的直徑為35mm,總長(zhǎng)度為2000mm,端部圓柱小孔直徑為15mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于多功能孔壓靜力觸探的地震波自動(dòng)觸發(fā)裝置，其特征在于鐵錘(6)的質(zhì)量為10kg。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于多功能孔壓靜力觸探的地震波自動(dòng)觸發(fā)裝置，其特征在于L型鐵板(7)底部長(zhǎng)度為350mm，上部豎起高度為100mm。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于多功能孔壓靜力觸探的地震波自動(dòng)觸發(fā)裝置，該裝置包括一對(duì)多孔鐵架(1)、長(zhǎng)螺栓(2)、木柄(3)、導(dǎo)線(4)、尼龍繩(5)、鐵錘(6)以及一個(gè)L型鐵板(7)；一對(duì)多孔鐵架平行安裝在多功能孔壓靜力觸探車廂外壁上，位于L型鐵板的正上方；木柄的上端開(kāi)設(shè)有圓形小孔，長(zhǎng)螺栓通過(guò)木柄的圓柱小孔與多孔鐵架上的圓形小孔相連接，木柄的另下端與鐵錘相連；導(dǎo)線將光電脈沖觸發(fā)儀與鐵錘連接，使得光電脈沖觸發(fā)儀在發(fā)出采集提示信號(hào)后，可通過(guò)導(dǎo)線將初始的地震波信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)；尼龍繩系于鐵錘的一端，L型鐵板置于鐵錘的另一端，并由卡車或其它靜荷載固定在地面上。該測(cè)量方法具有方便、快速、準(zhǔn)確以及可重復(fù)性高、質(zhì)量控制良好等特點(diǎn)，為土木工程勘探實(shí)踐提供有力的測(cè)試工具。
文檔編號(hào)E02D1/00GK102817345SQ20121028256
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者蔡國(guó)軍, 劉松玉, 鄒海峰 申請(qǐng)人:東南大學(xué)