一种加压式岩土承载力测试仪的制作方法

1.本发明涉及岩土承载力测试领域，具体的说是一种加压式岩土承载力测试仪。


背景技术：

2.岩土承载力测试是进行土木工程建设之前重要的一步，其主要目的是获得检测地岩土层的力学性能，以此作为相关建筑设计的参数依据和工程建设过程中以及建设完毕后建筑得以维持其力学平衡状态的安全保障。
3.工程现场的岩土承载力检测常使用静力触探的方法进行，其原理是利用压力将触探杆压入测试的岩土层，通过记录每次贯入相似压力值后触探杆没入土层的杆长，从而得出岩土层的贯入阻力，并结合检测地岩土层的相关参数进行计算，从而得出该岩土层的承载力。
4.静力触探的加压方式主要分为液压式、机械式和人力式三种，传统的机械式和液压式静力触探装置体型较大且需要繁琐的现场安装不便于移动和进行多点的对照检测试验，而人力式静力触探装置需要操作人员频繁的举起落下触探锤，耗时耗力，人力成本较高。
5.鉴于此，为了克服上述技术问题，本发明设计研发了一种加压式岩土承载力测试仪，解决了上述技术问题。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是：传统的静力触探装置需要定点安装不便于移动，而便携式人力静力触探装置使用时需要人工频繁举起落下触探锤，使得操作人员工作负担较大。
7.本发明提供一种加压式岩土承载力测试仪，触探杆，所述触探杆上部分杆体中部设有圆柱形挡体，所述挡体上方设有触探锤，所述触探锤内开设有贯穿上下表面的滑动孔，所述触探杆杆体位于所述滑动孔内，所述触探锤两侧固定有两根相对于锤体中心对称的驱动柄，所述触探杆位于机架内部中心处，所述机架由四根与触探杆竖直方向平行的支撑轴组成，每根所述支撑轴底部均转动连接有万向轮，还包括：
8.驱动电机：所述机架的底部底板上安装有驱动电机，且所述驱动电机输出轴固接有一号带轮；
9.下转轴：所述触探杆中部两侧对称设有两根下转轴，所述下转轴两端设有固定于支撑轴中部的固定块，所述下转轴两端通过轴承与固定块表面转动连接，所述驱动电机一侧上方的下转轴端部固定有二号带轮，所述二号带轮与一号带轮之间带转动；
10.上转轴：两根所述下转轴上方，机架顶部设有对应的两根上转轴，所述上转轴两端通过轴承与机架顶部边框转动连接，所述上转轴位于同侧所述下转轴外侧；
11.传动齿轮：两根所述下转轴同侧轴端均固定有传动齿轮，且两个所述传动齿轮相互啮合；
12.链轮：每根所述上转轴和下转轴上均固定设有一对链轮；
13.传动链：同侧所述上转轴和下转轴上相应位置的链轮通过所述传动链实现链传动；
14.提升轴：同侧每对所述传动链中间固接有两根提升轴，两根所述提升轴沿着传动链均匀分布，所述触探杆两侧两对传动链上的提升轴分布位置相同。
15.优选的，所述支撑轴为空心轴体，所述机架整体采用铝合金材质制成；
16.如此可降低装置整体的重量，便于操作者对本装置进行推动和搬运。
17.优选的，所述下转轴下方设有上引导架，所述上引导架下方设有下引导架，所述上引导架和下引导架为“工”字型，所述上引导架和下引导架的四个顶点分别固接于四根所述支撑轴上，所述上引导架和下引导架中部开设有贯穿的引导孔，所述触探杆位于引导孔内；
18.如此可使触探杆的杆体的始终保持竖直状态，避免在触探杆插入岩土层的过程中发生倾斜。
19.优选的，所述引导孔不为圆形，位于所述引导孔内以及上下附近的触探杆杆体截面与引导孔形状相同；
20.如此可防止触探杆杆体发生转动。
21.优选的所述触探杆杆体尺寸小于引导孔尺寸，且所述触探杆与所述引导孔之间的间隙范围在0.1mm-0.2mm之间；
22.如此可使引导孔在对触探杆起到引导限位功能的同时，不阻碍其轴向的移动。
23.优选的，所述挡体上方触探杆杆体截面不为圆形，所述滑动孔形状与所述触探杆截面形状相同，且略大于触探杆杆体；
24.如此可在基于触探杆自身不转动的基础上，使得触探锤在上升下降过程中不相对于触探杆发生转动，从而使得驱动柄水平方位不变。
25.优选的，所述提升轴表面套设有转筒，所述转筒相对于提升轴轴身转动；
26.如此可降低提升轴与触探锤两侧驱动柄的摩擦力。
27.优选的，所述上引导架两侧固定设有弧形手柄；
28.如此可便于操作人员抬起本装置。
29.优选的，所述下引导架中部架体开设有贯穿两侧且穿过引导孔的锁紧孔，所述触探杆位于引导孔内的下部分杆体上开设有贯穿侧部的限位孔，所述下引导架中部架体侧部设有锁紧栓，所述锁紧栓贯穿下引导架两侧，且穿过锁紧孔和限位孔；
30.如此可在本装置不使用或移动过程中锁定触探杆的竖直位置。
31.优选的，所述锁紧栓端部固定有顶块，所述顶块一侧固定设有拉环；
32.如此可便于操作人员插入或取出锁紧栓。
33.本发明的有益效果如下：
34.本发明提供一种加压式岩土承载力测试仪，利用静力触探原理测量岩土层承载力，通过电机驱动转轴转动，转轴带动其上的链轮和传动链运动，传动链设置于触探锤两侧呈v型布置，通过传动链上固定的提升轴重复的提起放下触探锤，替代了传统人力式触探装置的重复人力步骤，节省了人力降低了操作者的工作强度，通过装置整体可移动机架的设计，以及整体采用较轻的材料和轻量化设计，与传统机械式触探装置相比便于操作者推动搬运，利于转移位置进行多点检测。
附图说明
35.下面结合附图对本发明作进一步说明。
36.图1是本发明的三维立体图；
37.图2是本发明俯视图；
38.图3是本发明正面视图；
39.图4是本发明右侧视图；
40.图5是本发明左侧视图；
41.图中：触探杆1、挡体101、触探锤2、滑动孔201、驱动柄202、机架3、支撑轴301、万向轮4、驱动电机5、一号带轮6、下转轴7、固定块8、二号带轮9、上转轴10、传动齿轮11、链轮12、传动链13、提升轴14、上引导架15、下引导架16、引导孔17、弧形手柄18、锁紧孔19、限位孔20、锁紧栓21、顶块22、拉环23。
具体实施方式
42.为了便于更好的理解本发明所记载的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行说明。
43.本发明提供一种加压式岩土承载力测试仪，包括：触探杆1，所述触探杆1上部分杆体中部设有圆柱形挡体101，所述挡体101上方设有触探锤2，所述触探锤2内开设有贯穿上下表面的滑动孔201，所述触探杆1杆体位于所述滑动孔201内，所述触探锤2两侧固定有两根相对于锤体中心对称的驱动柄202，所述触探杆1位于机架3内部中心处，所述机架3由四根与触探杆1竖直方向平行的支撑轴301组成，每根所述支撑轴301底部均转动连接有万向轮4，还包括：
44.驱动电机5：所述机架3的底部底板上安装有驱动电机5，且所述驱动电机5输出轴固接有一号带轮6；
45.下转轴7：所述触探杆1中部两侧对称设有两根下转轴7，所述下转轴7两端设有固定于支撑轴301中部的固定块8，所述下转轴7两端通过轴承与固定块8转动连接，所述驱动电机5一侧上方的下转轴7端部固定有二号带轮9，所述二号带轮9与一号带轮6之间带转动；
46.上转轴10：两根所述下转轴7上方，机架3顶部设有对应的两根上转轴10，所述上转轴10两端通过轴承与机架3顶部边框转动连接，所述上转轴10位于同侧所述下转轴7外侧；
47.传动齿轮11：两根所述下转轴7同侧轴端均固定有传动齿轮11，且两个所述传动齿轮11相互啮合；
48.链轮12：每根所述上转轴10和下转轴7上均固定设有一对链轮12；
49.传动链13：同侧所述上转轴10和下转轴7上相应位置的链轮12通过所述传动链13实现链传动；
50.提升轴14：同侧每对所述传动链13中间固接有两根提升轴14，两根所述提升轴14沿着传动链13均匀分布，所述触探杆1两侧两对传动链13上的提升轴14分布位置相同。
51.本发明中操作人可通过机架3底部转动连接的万向轮4推动本装置移动，也可以通过两个人搬动本装置到达指定测量地点；随后需要固定机架3的位置，可以通过万向轮4自带的锁紧机构进行锁紧，也可以通过外部一些辅助装置卡住万向轮4固定其位置，进行机架位置的锁定；
52.随后驱动电机5启动，并通过带传动带动一侧的下转轴7转动，另一侧的下转轴7在传动齿轮11的齿传动作用下二者转速相同，且转向相反，下转轴7的转动带动其上固定的链轮12转动，且同侧的下转轴7和上转轴10其上的链轮12通过传动链13实现链传动，所以触探锤2两侧的传动链13均以匀速向上移动，传动链13上固定的提升轴14也在传动链13的带动下，在两根下转轴7内侧移动至两根上转轴10内侧，再由两根上转轴10外侧移动至两根下转轴7外侧，如此循环，由于触探锤2两侧提升轴14分布位置互为镜像，可使触探锤2两侧的提升轴14在运动过程中水平高度相同，从而同时接触和离开触探锤2外侧的驱动柄202，防止触探锤2倾斜增大滑动孔201和触探杆1杆体的侧向摩擦，使得触探锤2上升较为困难；
53.本发明中同侧的上转轴10固定于下转轴7的外侧，从而使触探锤2两侧的传动链13的位置呈现为v型，使得触探锤2两侧的提升轴14在由下向上移动的过程中二者的间距由小到大，当触探锤2两侧一对提升轴14位于传动链13v型底部时，二者间距大于触探锤2直径但小于两侧驱动柄202端部间距，所以提升轴14会抵住驱动柄202底部，并将触探锤2提起一并向上移动，当上升一定距离，该对提升轴14的间距不断扩大，最终大于两侧驱动柄202端部间距，使得触探锤2失去支撑在自身重力的作用下下落，并撞击挡体101将触探杆1压入岩土层，为了控制触探锤2上升和下降的频率，提升轴14数量不易过多，两对足以，当上一对提升轴14离开驱动柄202，触探锤2下落撞击并静止在挡体101上表面后，下一对提升轴14正好移动至驱动柄202下方，以保证不干涉触探锤2的下落；
54.当触探杆1压入岩土层规定深度后，操作员记录此时触探锤2的下落次数，并通过查表得出此测试点的岩土层承载力数据。
55.作为本发明的一种具体实施方式，所述支撑轴301为空心轴体，所述机架3整体采用铝合金材质制成。
56.本发明采用较为坚固且自身密度较小的铝合金材质，由于本发明中支撑轴301主要承受轴向压力，侧向剪切力较小，所以可采用空心轴体设计，进一步减小机体整体的重量，以便于操作员推动本装置移动或搬运。
57.作为本发明的一种具体实施方式，所述下转轴7下方设有上引导架15，所述上引导架15下方设有下引导架16，所述上引导架15和下引导架16为“工”字型，所述上引导架15和下引导架16的四个顶点分别固接于四根所述支撑轴301上，所述上引导架15和下引导架16中部开设有贯穿的引导孔17，所述触探杆1位于引导孔17内；
58.作为本发明的一种具体实施方式，所述引导孔17不为圆形，位于所述引导孔17内以及上下附近的触探杆1杆体截面与引导孔17形状相同；
59.作为本发明的一种具体实施方式，所述触探杆1杆体尺寸小于引导孔17尺寸，且所述触探杆1与所述引导孔17之间的间隙范围在0.1mm-0.2mm之间；
60.作为本发明的一种具体实施方式，所述挡体101上方触探杆1杆体截面不为圆形，所述滑动孔201形状与所述触探杆1截面形状相同，且略大于触探杆1杆体。
61.本发明中上引导架15和下引导架16“工”字型的设计可为驱动电机5和一侧下转轴7之间的传动带腾出空间，且“工”字型的设计所用材料较少，便于减重；
62.上引导架15和下引导架16中心均开设有引导孔17，触探杆1同时穿过两个引导孔17，由于两点确定一条直线，如此设计可在触探杆1受到触探锤2敲击时保持其竖直状态压入岩土层，避免触探杆1倾斜造成压入阻力增大影响检测数据准确度；
63.本发明中引导孔17不为圆形，它可以是椭圆形、花瓣形、方形或键槽形，本图中采用键槽形，并配合与之形状相同的触探杆1杆身，如此设计可避免触探杆1在向下压入时杆身产生转动，从而分散其向岩土层的压入力，影响检测数据的准确度；
64.本发明中触探杆1与所述引导孔17之间的间隙范围在0.1mm-0.2mm之间，如此在使引导孔17在对触探杆1起到引导限位功能的同时，且不阻碍其轴向的移动，本发明中挡体101上方触探杆1杆体截面不为圆形，其可为键槽形、椭圆形、方形等，本实施例中采用方形，基于上述引导孔17对触探杆1的限位避免其旋转，方形的触探杆1配合触探锤2中部的方形滑动孔201，可进一步限制触探锤2在上下移动时的轴向转动，从而使驱动柄202方位不便，始终位于提升轴14的运动范围内，使得装置得以正常运行。
65.作为本发明的一种具体实施方式，所述提升轴14表面套设有转筒，所述转筒相对于提升轴14轴身转动。
66.可相对于提升轴14轴身转动的转筒可在提升轴14上升过程中，相对于驱动柄202侧向滑动时，变滑动摩擦为滚动摩擦，降低驱动柄202和提升轴14的磨损度，提高二者的使用寿命。
67.作为本发明的一种具体实施方式，所述上引导架15两侧固定设有弧形手柄18。
68.当本发明需要穿过一些沟壑小邱时，显然其底部的滚轮无法正常使用，本发明上引导架15两侧固定设有弧形手柄18，可方便操作人从侧部将本装置抬起，为搬运提供受力点。
69.作为本发明的一种具体实施方式，所述下引导架16中部架体开设有贯穿两侧且穿过引导孔17的锁紧孔19，所述触探杆1位于引导孔17内的下部分杆体上开设有贯穿侧部的限位孔20，所述下引导架16中部架体侧部设有锁紧栓21，所述锁紧栓21贯穿下引导架16两侧，且穿过锁紧孔19和限位孔20。
70.当本发明在移动或搬运过程中，为了避免触探杆1滑落与地面摩擦，需要固定其水平位置，本发明在下引导架16中部架体侧部开设了贯穿两侧的锁紧孔19并在再附近触探杆1杆体上开设与之大小相同的限位孔20，将触探杆1向上移动使得杆底离开地面，且锁紧孔19与限位孔20对其，并通过锁紧栓21同时穿过锁紧孔19和限位孔20，贯穿下引导架16两侧，对触探杆1启到限位作用，固定其水平高度。
71.作为本发明的一种具体实施方式，所述锁紧栓21端部固定有顶块22，所述顶块22一侧固定设有拉环23。
72.锁紧栓21端部顶块22直径大于限位孔20，如此可限定锁紧栓21插入长度，避免一端没入限位孔20，难以取出，顶块22侧部的拉环23可便于操作人员插入或取出锁紧栓21。
73.工作原理：本发明的触探杆1杆身距离杆底30cm处画有标记，触探锤2在提升轴14的驱动下，多次抬起下落撞击触探杆1上的挡体101，将触探杆1压入测试点地面，当触探杆1杆身上的标记处与测试点地面平齐时，停止驱动电机5的运转，并记录此时触探锤2的下落次数，并通过查表得到此测试点的地面的承载力数据，其中触探锤2撞击次数对应的岩土层承载力参照表格如下：
[0074][0075]
上述记载不代表本发明全部实施例，包括但不限于此，在不超出本发明思想的前提下，对本发明的改进也属于本发明的保护范围。