一种深层砂层密实度微触探测装置的制作方法

1.本实用新型涉及岩土勘探技术领域，尤其是一种深层砂层密实度微触探测装置，用于对深层砂层的密实度进行探测。


背景技术：

2.在岩土工程勘察领域，往往需要进行一系列的原位测试，了解场地区域内的砂土特性。其中砂层密实度原位测试是比较常见的一种原位试验。目前常用的测试手段为采用标准贯入试验，然此种方法由于钻杆受砂土阻力，标贯锤的能量难以传递到20m以下，故标贯只能检测浅层砂层密实度，无法进行深层（大于20m）砂层密实度测试。
3.然而实际地层中砂层分布广泛，20m
‑
200m不等，目前并无方便、快捷、准确的仪器，能够根据工程设计需要，进行深层砂土的密实度测试工作，方便岩土设计人员有针对性的测试深层砂土的密实度。因此便于各工程技术人员现场测试深层砂层密实度的试验装置显得尤为重要。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种深层砂层密实度微触探测装置，通过砂样测试筒、原位应力加载装置以及微触探测装置这三部分装置的有机结合，可模拟砂样在地下受到的有效自重应力，从而实现深层砂层密实度的高精度探测。
5.本实用新型目的实现由以下技术方案完成：
6.一种深层砂层密实度微触探测装置，其特征在于：包括测试筒、反力横梁、反力圈梁、液压加载装置、微触仪以及承压板，其中测试筒的内部为测试腔体用于放置砂样，所述反力横梁和所述反力圈梁固定连接，所述反力横梁和所述反力圈梁固定在所述测试筒的上方，所述承压板的外轮廓形状、大小与所述测试筒的测试腔体的形状、大小相吻合适配，所述液压加载装置安装在所述反力横梁上且可对所述承压板施加荷载，使所述承压板对所述测试腔体内的砂样进行施压，所述微触仪安装在所述反力圈梁上，所述承压板上开设有测试孔，所述微触仪可穿过所述测试孔对所述测试腔体内的砂样进行微触探测，所述测试筒的筒底开设有透水孔。
7.在所述承压板上开设有至少两个所述测试孔，所述测试孔均匀布置在所述承压板上，在所述反力圈梁上设置有与所述测试孔数量相匹配的所述微触仪，各所述微触仪分别与所述测试孔构成一一对应。
8.所述微触仪与所述反力圈梁之间构成可拆卸式的固定连接，且所述反力圈梁上开设有供所述微触仪的电线穿过的孔洞。
9.所述反力横梁和所述反力圈梁设置为一体结构，所述反力横梁与所述测试筒之间构成可拆卸式的固定连接。
10.所述液压装载装置与所述反力横梁之间构成可拆卸式的固定连接。
11.在所述反力横梁上均匀布置有若干所述液压装载装置。
12.本实用新型的优点是：实现深层砂层密实度的高精度探测，同时能够实现现场的快速探测，一次探测可获取多组数据；构造简单、可操作性强、功能齐全、适于推广。
附图说明
13.图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
14.以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
15.如图1所示，图中标记1
‑
12分别表示为：反力横梁1、反力圈梁2、孔洞3、液压加载装置4、微触仪5、螺栓孔6、测试筒7、底板8、孔洞9、承压板10、测试孔11、透水孔12。
16.实施例：本实施例中的深层砂层密实度微触探测装置用于对深层砂层进行微触探测，以获取深层砂层的密实度。
17.如图1所示，本实施例中深层砂层密实度微触探测装置主体包括测试筒7、原位应力加载装置、微触探测装置这三部分，其中测试筒7的筒体内部为测试腔体，所取得的深层砂层的砂样可放置在测试腔体之中，原位应力加载装置用于对放置在测试腔体内的砂样施加荷载，以快速消散砂样的超孔隙水压力，从而模拟砂样在地下受到的有效自重应力，而微触探测装置则用于对受压后的砂样进行微触探测，从而根据微触探测装置的试验数据计算得到砂层的密实度。
18.具体而言，如图1所示，原位应力加载装置包括反力横梁1、液压加载装置4、承压板10。其中，反力横梁1呈门式结构，其两端分别通过在螺栓孔6位置处拧入螺栓与设置在测试筒7两侧的耳板相连接固定，从而使反力横梁1可固定架设在测试筒7的上方。液压加载装置4设置在反力横梁1的底部，其施力端朝向承压板10，以使其所施加的荷载可通过承压板10传递至测试筒7内所放置的砂样上。承压板10的外轮廓形状、大小与测试筒7的测试腔体的形状、大小相吻合适配，且两者之间可构成密封接触，即承压板10的外侧面与测试腔体的内壁表面之间可构成贴合。在使用时，液压加载装置4可向承压板10施加荷载，承压板10在液压加载装置4的压力作用下向测试筒7内位移，以对测试筒7内所放置的砂样施加荷载。
19.在本实施例中，如图1所示，在测试筒7四周封闭，其底板8上开设有若干透水孔12，该透水孔12用于排出砂样中所含地下水，从而在承压板10施加荷载模仿自重静力时，可快速消散超孔隙水压力，从而模拟砂层在地下受到的有效自重应力，从而有效提高后续的微触探测的试验精度。
20.在反力横梁1上开设有用于供液压加载装置4的电线穿过的孔洞9，以便于液压加载装置4的安装。如图1所示，在本实施例中的反力横梁1上均匀间隔布置有三个液压加载装置4，这三个液压加载装置4可同时对承压板10施加荷载，以保证所施加荷载的均匀性，避免砂样受压不均匀而导致探测精度的下降。
21.如图1所示，微触探测装置包括反力圈梁2和微触仪5。其中，反力圈梁2与反力横梁1相连接固定，两者构成一体，使反力圈梁2可通过反力横梁1与测试筒7之间的固定连接架设在测试筒7的上方。在承压板10上开设有六个测试孔11，在反力圈梁2上设置有与六个测试孔11分别构成一一对应的六个微触仪5，每个微触仪5可穿过与其对应的测试孔11对测试
筒7内的砂样进行微触探测。在反力圈梁2上开设有供微触仪5的电线穿过的孔洞3，以便于微触仪5的安装。
22.在本实施例中，六个测试孔11沿反力圈梁2的环向均匀布置，测得砂样同一应力状态下的六组数据，在有效提高探测效率，还能提高探测精度，避免因单一位置探测所带来的精度不足问题。
23.本实施例在使用时，包括如下使用步骤：
24.1）将现场取出的深层砂层的砂样放置在测试筒7的测试腔体中，将承压板10放置在砂样上，并保证承压板10与测试腔体的内壁密封接触。
25.2）将反力横梁1和反力圈梁2与测试筒7通过螺栓孔6进行螺栓连接。
26.3）采用旁压试验装置测出砂层所在地层的自重应力，并根据地下水位的分布计算出砂层有效自重应力；或者根据地层分布计算深层砂层的有效自重应力。
27.4）根据有效自重应力和承压板10的尺寸计算液压加载装置4所需施加的荷载大小。在反力横梁1上安装液压加载装置4，并施加荷载，荷载通过承压板10传递至砂样上，使砂样在施加荷载的过程中受压变形，需持续加压维持液压加载装置4的荷载数值达到计算值。此时，砂样内所含的地下水通过测试筒7底部的透水孔12排出至外。在施加荷载的过程中，应注意避免砂样进行测试孔11，有必要时可采用密封塞等装置对测试孔11进行临时封堵，以保证砂样的受力均匀。
28.5）通过步骤4）直至透水孔12处无水渗出，且液压加载装置4的荷载数值维持不变后，说明荷载稳定，砂样达到原位有效自重应力。
29.6）将微触仪5安装到反力圈梁2上，启动微触仪5上的压力系统探测砂样的微触数据。微触仪5可在其压力系统的作用下进行伸缩，即从承压板10上所开设的测试孔11穿过，并对砂样进行微触探测。
30.7）根据六个微触仪5的数据计算砂样的密实度，求平均值，从而计算出深层砂层的密实度，其密实度精度高，符合实际情况。
31.本实施例在具体实施时：为了提高本实施例的使用便捷性，除了上述反力横梁1和测试筒7之间通过螺栓孔6所构成的可拆卸式的固定连接以外，液压加载装置4和反力横梁1之间以及微触仪5与反力圈梁2之间也可采用可拆卸式的固定连接结构，来提高装置的使用便利性，在使用时可快速组装，而在完成使用后也可快速拆卸以便于分体携带及运输。具体而言，在反力横梁1或反力圈梁2上可设置螺口，而在液压加载装置4和微触仪5上设置与螺口构成螺纹配合的结构，以便于安拆及使用。
32.液压加载装置4和微触仪5均可采用市售产品，例如液压加载装置4可采用液压千斤顶，微触仪5采用动力触探仪。测试筒7可用质量较轻、强度高、刚度大的钢材料或其它复合材料制作，也可选用市场普遍使用的材料制作，其形状可选用其他柱体形状等，以不影响相关部件的使用功能便可。测试筒7底部所设的透水孔12一般采用圆形孔，直径以不漏砂样为准，同时能顺畅地排水。反力横梁1采用不锈钢等耐腐蚀性材料制作。
33.虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。