本實(shí)用新型涉及一種扁鏟側(cè)脹儀，屬于巖土工程領(lǐng)域中一種能夠連續(xù)地測試土體原位電阻率的扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)裝置，具體涉及為一種電阻率扁鏟側(cè)脹探頭。

背景技術(shù)：

扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)是指利用靜力裝置將一鏟形探頭壓入試驗(yàn)土層，加壓使扁鏟側(cè)面的圓形鋼膜向外擴(kuò)張進(jìn)行測試，是一種先進(jìn)的原位測試技術(shù)，適用于一般黏性土、粉土、松散～中密砂土等，可用于判定土層類別與狀態(tài)，確定土的楊氏模量、靜止土壓力系數(shù)、基床系數(shù)、固結(jié)系數(shù)等物理力學(xué)指標(biāo)。國際上自1980年開始在巖土工程勘察中廣泛應(yīng)用扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)，我國于1998年才開始引進(jìn)和使用這項(xiàng)技術(shù)，南光地質(zhì)儀器廠根據(jù)DMT試驗(yàn)的原理，試制成功國產(chǎn)的DMT-W1 型扁鏟側(cè)脹儀，實(shí)現(xiàn)了扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)的基本功能。

土的電阻率是表征土體導(dǎo)電性的基本參數(shù)，是土的固有物理性指標(biāo)，取決于土的孔隙率、孔隙形狀、孔隙水電阻率、飽和度、含水量、固體顆粒成分等。在巖土工程勘察及環(huán)境巖土工程領(lǐng)域，土層的電阻率參數(shù)是一項(xiàng)重要物理指標(biāo)。目前扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)在國內(nèi)巖土工程勘察及環(huán)境巖土工程領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，但都不具備測試土層電阻率的功能，使其應(yīng)用范圍受到一定局限。因此，發(fā)明一種具有同步測試土體電阻率的扁鏟側(cè)脹儀，可豐富其應(yīng)用功能，擴(kuò)展其使用范圍，提高勘察效率，節(jié)約試驗(yàn)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)目前扁鏟側(cè)脹儀不具備同步測試土體電阻率的問題，本發(fā)明提供一種用于同步測試土層電阻率的扁鏟側(cè)脹探頭。本發(fā)明在扁鏟側(cè)脹探頭上部安裝電阻率測試系統(tǒng)，電阻率測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)成獨(dú)立模塊，不改變儀器的原有結(jié)構(gòu)與功能，實(shí)現(xiàn)了扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)同步測試土層電阻率的功能。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用了這樣一種電阻率扁鏟側(cè)脹探頭，其包括扁鏟測頭和探桿，所述探桿上設(shè)置有絕緣層；所述絕緣層上沿軸向同軸間隔布置有兩個(gè)環(huán)狀電極；每個(gè)所述環(huán)狀電極通過一根導(dǎo)線與接收儀表的輸入端電連接。

在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述絕緣層套裝于所述探桿上。

在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述探桿的中央軸向通孔的一端設(shè)置有內(nèi)螺紋；所述扁鏟測頭的端部設(shè)置有內(nèi)螺紋；所述探桿和所述扁鏟測頭通過雙頭螺紋基座連接；所述絕緣層套裝于所述雙頭螺紋基座上。

在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述雙頭螺紋基座上設(shè)置有用于安裝所述絕緣層的環(huán)狀凹槽或者限位臺(tái)；所述雙頭螺紋基座上設(shè)置有通往所述探桿的中央軸向通孔的圓孔。

在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述絕緣層為環(huán)狀塑料絕緣體；所述絕緣層上沿軸向等間距設(shè)置有兩個(gè)用于安裝所述環(huán)狀電極的環(huán)狀凹槽；所述每個(gè)環(huán)狀凹槽底部均設(shè)置有用于安裝導(dǎo)線的通孔，所述通孔從所述環(huán)狀凹槽的底部通往所述探桿的中央軸向通孔。

在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述探桿上設(shè)置有用于限位所述絕緣層的上限位臺(tái)和下限位臺(tái)；所述絕緣層安裝于所述上限位臺(tái)和所述下限位臺(tái)之間且與所述探桿同軸布置。

在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述電極為銅質(zhì)環(huán)形電極。

在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述絕緣層位于所述探桿的靠近所述扁鏟測頭的一端

在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述接收儀表內(nèi)設(shè)置有用于處理計(jì)算兩個(gè)所述電極之間電壓信號(hào)的單片機(jī)。

在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述接收儀表內(nèi)設(shè)置有用于對(duì)所述電極提供恒定電流的電源。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、制造使用方便、實(shí)現(xiàn)了扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)同步測試土層電阻率的功能、擴(kuò)展了儀器的性能與應(yīng)用范圍，節(jié)約試驗(yàn)成本，提高了勘察工作效率，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。本實(shí)用新型通過在現(xiàn)有技術(shù)中扁鏟側(cè)脹儀的探桿上設(shè)置帶有絕緣層的雙環(huán)狀電極，并通過工作測試時(shí)接收儀表獲取的雙環(huán)狀電極壓降信號(hào)直接同步計(jì)算出測試土體電阻率，從而解決了目前扁鏟側(cè)脹儀不具備同步測試土體電阻率的功能的技術(shù)問題。本實(shí)用新型在扁鏟側(cè)脹探頭上部安裝電阻率測試系統(tǒng)；同時(shí)，本實(shí)用新型還通過在探桿上加工限位臺(tái)方便了絕緣層的安裝，通過對(duì)絕緣層上加工環(huán)狀凹槽實(shí)現(xiàn)了環(huán)狀電極的快速安裝，從而縮短了本實(shí)用新型的裝配工時(shí)，而第二種實(shí)施方案通過雙頭螺紋基座的設(shè)置，方便了電阻率扁鏟側(cè)脹儀的快速加工裝配，同時(shí)便于根據(jù)不同土層電阻率的需要快速更換環(huán)狀電極；通過導(dǎo)線將雙環(huán)狀電極與接收儀表連接，使得接收儀表可以對(duì)雙環(huán)狀電極提供恒定電流的同時(shí)能夠直接計(jì)算出土層電阻率，從而極大地縮短了扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)的工時(shí)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一種電阻率扁鏟側(cè)脹探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一種電阻率扁鏟側(cè)脹探頭的絕緣層結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例一種電阻率扁鏟側(cè)脹探頭的絕緣層結(jié)構(gòu)主視圖；

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例一種電阻率扁鏟側(cè)脹探頭的絕緣層結(jié)構(gòu)左視圖；

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例一種電阻率扁鏟側(cè)脹探頭的絕緣層與環(huán)狀電極安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例一種電阻率扁鏟側(cè)脹探頭的絕緣層與環(huán)狀電極安裝結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例一種電阻率扁鏟側(cè)脹探頭的絕緣層與雙頭螺紋基座安裝結(jié)構(gòu)剖視圖

圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例一種電阻率扁鏟側(cè)脹探頭的雙頭螺紋基座結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-環(huán)狀電極，2-絕緣層，3-內(nèi)部電路系統(tǒng)，4-接收儀表， 5-探桿，6-扁鏟測頭，7-雙頭螺紋基座，2a-環(huán)狀凹槽， 2b-通孔，5a-上限為臺(tái)，5b-下限位臺(tái)。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

本發(fā)明一種電阻率扁鏟側(cè)脹探頭，其包括扁鏟測頭6和探桿5，探桿5上套裝有絕緣層2，絕緣層2位于探桿5的靠近扁鏟測頭6的一端；絕緣層2上同軸間隔布置有兩個(gè)環(huán)狀電極1；每個(gè)環(huán)狀電極1 通過單獨(dú)一根導(dǎo)線3與接收儀表4的輸入端電連接形成一個(gè)閉合電路；絕緣層2為環(huán)狀塑料絕緣體；絕緣層2上等間距設(shè)置有兩個(gè)用于安裝環(huán)狀電極1的環(huán)狀凹槽2a；每個(gè)環(huán)狀凹槽2a均設(shè)置有用于安裝導(dǎo)線3的通孔2b,通孔2b從環(huán)狀凹槽2a的底部通往探桿5的中央軸向通孔；探桿5上設(shè)置有用于限位絕緣層2的上限位臺(tái)5a和下限位臺(tái)5b；絕緣層2安裝于上限位臺(tái)5a和下限位臺(tái)5b之間且與探桿5同軸布置；環(huán)狀電極1為銅質(zhì)環(huán)形環(huán)狀電極；接收儀表4內(nèi)設(shè)置有用于處理計(jì)算兩個(gè)環(huán)狀電極1之間電壓信號(hào)的單片機(jī)；接收儀表4內(nèi)設(shè)置有用于對(duì)環(huán)狀電極1提供恒定電流的電源。需要指出，本實(shí)用新型中的探桿5 為現(xiàn)有技術(shù)中扁鏟側(cè)脹儀的中空探桿。在本實(shí)用新型的另外一種是實(shí)施例中，為了方便本實(shí)用新型的扁鏟側(cè)脹儀根據(jù)不同土層的需要快速的更換環(huán)狀電極1，本實(shí)用新型單獨(dú)設(shè)計(jì)了一個(gè)雙頭螺紋基座7，同時(shí)探桿5的中央軸向通孔的一端設(shè)置有內(nèi)螺紋，扁鏟測頭6的端部設(shè)置有內(nèi)螺紋；探桿5和扁鏟測頭6通過雙頭螺紋基座7連接；絕緣層 2套裝于雙頭螺紋基座7上；雙頭螺紋基座7上設(shè)置有用于安裝絕緣層2的環(huán)狀凹槽或者限位臺(tái)；雙頭螺紋基座7上設(shè)置有通往探桿5的中央軸向通孔的圓孔。

使用本實(shí)用新型時(shí)，將電阻率扁鏟側(cè)脹探頭插入待測試的土層內(nèi)，待本實(shí)用新型中的雙環(huán)狀電極插入土層中一定深度后，開啟接收儀表 4為雙環(huán)狀電極提供恒定電源，同時(shí)由于雙環(huán)狀電極1與接收儀表4 形成串聯(lián)的閉合回路，從而可以利用接收儀表4同步、連續(xù)地測量兩個(gè)環(huán)狀電極間的電壓，然后通過接收儀表4內(nèi)的單片機(jī)，對(duì)兩個(gè)環(huán)狀電極間的電壓信號(hào)進(jìn)行接收、采集和計(jì)算，最后顯示土層的電阻率值；測試原理為土層電阻率是通過測試恒定電流下兩環(huán)狀電極間的電壓降ΔV，并根據(jù)歐姆定律計(jì)算出土層電阻R的大小得出的。土層豎向電阻率ρ可表示為：

式中：

ρ——土層電阻率

R——土層電阻；

S——環(huán)狀電極面積；

L——環(huán)狀電極間距；

ΔV——兩環(huán)狀電極間電壓降；

I——電流強(qiáng)度。

作為本實(shí)用新型的另外一種實(shí)施例，本實(shí)用新型的絕緣層可以作為一個(gè)獨(dú)立的模塊，為圓柱形，安裝在扁鏟側(cè)脹探頭的頂部、然后再與探桿相連

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。