1.本發(fā)明涉及巖土勘察鉆孔成孔技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種圓錐動(dòng)力觸探智能測試裝置及測試方法。

背景技術(shù)：

2.圓錐動(dòng)力觸探在巖土勘察中得到了廣泛的應(yīng)用，利用一定的錘擊能量，將一定規(guī)格的探頭打入土中，根據(jù)每打入土中一定深度的錘擊數(shù)來判定土的性質(zhì)，并對土進(jìn)行的力學(xué)分層的一種原位測試方法，按照圓錐動(dòng)力觸探類型分為輕型、重型、超重型動(dòng)力觸探。該測試方法比較直接判斷地層力學(xué)特征，劃分地層，能夠提供碎石土、卵石以及人工填土等承載力、變形參數(shù)、密實(shí)程度等參數(shù)。其操作簡單、適應(yīng)廣、效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

3.然而圓錐動(dòng)力觸探設(shè)備自上世紀(jì)50年代由南京水利科學(xué)研究院引入，隨后國內(nèi)得到普及，并且很多單位做了很有價(jià)值實(shí)驗(yàn)研究，并且70年代制定了規(guī)范沿用至今。其圓錐動(dòng)力觸探設(shè)備一直沒有更新?lián)Q代，主要人工操作的簡單機(jī)械式，尤其現(xiàn)場動(dòng)彈擊數(shù)需要專門的記錄員旁站進(jìn)行，工作環(huán)境惡劣，具有一定安全風(fēng)險(xiǎn)，人工擊數(shù)容易產(chǎn)生錯(cuò)誤，鉆桿標(biāo)尺不精確，甚至?xí)霈F(xiàn)弄虛作假的可能，沒法現(xiàn)場復(fù)核，這樣可能出現(xiàn)一手資料數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，嚴(yán)重影響了勘察報(bào)告質(zhì)量，并且現(xiàn)場紙質(zhì)版資料數(shù)據(jù)量龐大，要投入大量工作進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入分析，不能實(shí)現(xiàn)了工程勘察項(xiàng)目數(shù)字化采集、數(shù)字化管理和數(shù)字化監(jiān)督，影響了勘察產(chǎn)品的效率、質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.基于此，本發(fā)明提供了一種圓錐動(dòng)力觸探智能測試裝置及測試方法，自動(dòng)記錄、自動(dòng)分析與輸出，實(shí)現(xiàn)巖土勘察數(shù)字化、智能化、信息化，提高勘察產(chǎn)品的效率、質(zhì)量，降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

5.為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

6.本發(fā)明提供了一種圓錐動(dòng)力觸探智能測試裝置，包括鉆機(jī)，用于下探鉆孔的圓錐觸探裝置，記錄撞擊數(shù)據(jù)的動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀以及撞擊圓錐觸探裝置的穿心錘，所述圓錐觸探裝置包括錘座、探桿以及圓錐形探頭；所述動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀包括聲發(fā)射系統(tǒng)、激光位移傳感器、數(shù)據(jù)處理器、電池以及顯示器，通過動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀自動(dòng)記錄錘擊聲音以及鉆桿的位移數(shù)據(jù)，導(dǎo)入計(jì)算機(jī)處理軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析統(tǒng)計(jì)圓錐動(dòng)力觸探數(shù)據(jù)。

7.具體的，所述穿心錘撞擊圓錐觸探裝置的錘座，使圓錐觸探裝置向下作用鉆孔，撞擊錘座時(shí)會(huì)發(fā)出特定頻率的聲音，所述聲發(fā)射系統(tǒng)用于接受記錄聲音信號(hào)，建立波形數(shù)據(jù)庫。

8.具體的，所述激光位移傳感器用于記錄鉆桿深度、貫入的深度，每一次撞擊進(jìn)入的深度數(shù)據(jù)。

9.具體的，所述鉆機(jī)通過定滑輪將穿心錘提起。

10.具體的，所述穿心錘一端設(shè)有提引器與導(dǎo)向桿，所述提引器將穿心錘固定至一定

高度，并通過導(dǎo)向桿將穿心錘固定在垂直底面的方向，避免出現(xiàn)切斜。

11.一種圓錐動(dòng)力觸探智能測試裝置的測試方法包括以下測試步驟：

12.s1、圓錐動(dòng)力觸探實(shí)施前將觸探架安裝平穩(wěn)，使圓錐觸探裝置保持垂直底面；

13.s2、通過鉆機(jī)將穿心錘從高度76cm自由落下，撞擊錘座，從而使得鉆桿不斷進(jìn)入土體；

14.s3、通過聲發(fā)射傳感器接受撞擊聲波，建立穿心錘撞擊錘座的信號(hào)的波形數(shù)據(jù)庫；

15.s4、通過激光位移傳感器可以記錄鉆桿深度、貫入的深度，每一次撞擊進(jìn)入的深度等，從而建立了圓錐動(dòng)力觸探施工中鉆桿貫入情況；

16.s5、動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)處理軟件中，自動(dòng)導(dǎo)出了圓錐動(dòng)力觸探原始記錄表，包括日期、時(shí)間、鉆桿長度、孔深、每10cm的擊數(shù)以及動(dòng)力觸探總進(jìn)尺等。另外通過公式對圓錐動(dòng)力觸探擊數(shù)進(jìn)行桿長修正：

17.n

′

63.5

＝αn

63.5

18.n

63.5

＝3n

120-0.5

19.其中α為桿長修正系數(shù)；

20.s6、計(jì)算機(jī)對圓錐動(dòng)力觸探擊數(shù)進(jìn)行桿長修正后，通過軟件進(jìn)一步處理，對其地基土承載力進(jìn)行估算，通過經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行編制程序，

21.f k

＝80n

120

??????????

(3≤n

120

≤10)

22.fk＝32.3n

63.5

+89

???????

(2≤n

63.5

≤16)；

23.導(dǎo)入到圓錐動(dòng)力觸探測試智能分析軟件，得到巖土體承載力，從而勘察、設(shè)計(jì)提供智能的、比較客觀直接的巖土參數(shù)。

24.基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例至少可以產(chǎn)生如下技術(shù)效果：

25.(1)本發(fā)明提供的一種圓錐動(dòng)力觸探智能測試裝置及其測試方法，避免現(xiàn)有圓錐動(dòng)力觸探人為因素影響大，存在數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，勘察信息化程度不高等問題，自動(dòng)記錄、自動(dòng)分析與輸出，實(shí)現(xiàn)巖土勘察數(shù)字化、智能化、信息化，提高勘察產(chǎn)品的效率、質(zhì)量，降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

26.(2)本發(fā)明提供的一種圓錐動(dòng)力觸探智能測試裝置，通過通過聲發(fā)射傳感器、激光位移傳感器分別記錄了錘擊聲音以及鉆桿的位移，聲發(fā)射系統(tǒng)記錄1次錘擊聲音表示1次錘擊數(shù)，利用數(shù)據(jù)處理器得到鉆桿每10cm的錘擊數(shù)，并且實(shí)施顯示，方面現(xiàn)場技術(shù)員進(jìn)行判斷。

27.(3)本發(fā)明提供的一種全斷面鉆孔質(zhì)量自動(dòng)化檢測設(shè)備的檢測方法，通過建立穿心錘撞擊錘座的信號(hào)的波形數(shù)據(jù)庫，通過激光位移傳感器，記錄鉆桿深度等數(shù)據(jù)，建立了圓錐動(dòng)力觸探施工中鉆桿貫入情況，再通過計(jì)算機(jī)軟件分析處理，得到巖土體承載力，從而勘察、設(shè)計(jì)提供智能的、比較客觀直接的巖土參數(shù)。

附圖說明

28.圖1是本發(fā)明實(shí)施例檢測設(shè)備的示意圖；

29.圖2是本發(fā)明實(shí)施例圓錐觸探裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

30.圖3是本發(fā)明實(shí)施例動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀的工作流程圖；

31.圖4是本發(fā)明實(shí)施例動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀的結(jié)構(gòu)示意圖

32.圖中，1、鉆機(jī)；2、定滑輪；3、提引器；4、導(dǎo)向桿；5、穿心錘；6、圓錐觸探裝置；610、錘座；620、探桿；630、探頭；7、動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀。

具體實(shí)施方式

33.以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，實(shí)施例是用于說明本發(fā)明，而不是用于限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以確定本發(fā)明的基本特征，并且在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明做出各種修改和改變，以使其使用各種用途和條件。

34.本發(fā)明提供了一種圓錐動(dòng)力觸探智能測試裝置，包括鉆機(jī)1，用于下探鉆孔的圓錐觸探裝置6，記錄撞擊數(shù)據(jù)的動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀7以及撞擊圓錐觸探裝置6的穿心錘5，所述圓錐觸探裝置6包括錘座610、探桿620以及圓錐形探頭630；所述動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀7包括聲發(fā)射系統(tǒng)、激光位移傳感器、數(shù)據(jù)處理器、電池以及顯示器，通過動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀7自動(dòng)記錄錘擊聲音以及鉆桿的位移數(shù)據(jù)，導(dǎo)入計(jì)算機(jī)處理軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析統(tǒng)計(jì)圓錐動(dòng)力觸探數(shù)據(jù)；所述穿心錘5撞擊圓錐觸探裝置6的錘座610，使圓錐觸探裝置6向下作用鉆孔，撞擊錘座610時(shí)會(huì)發(fā)出特定頻率的聲音，所述聲發(fā)射系統(tǒng)用于接受記錄聲音信號(hào)，建立波形數(shù)據(jù)庫；所述激光位移傳感器用于記錄鉆桿深度、貫入的深度，每一次撞擊進(jìn)入的深度數(shù)據(jù)；所述鉆機(jī)1通過定滑輪2將穿心錘5提起；所述穿心錘5一端設(shè)有提引器3與導(dǎo)向桿4，所述提引器3將穿心錘5固定至一定高度，并通過導(dǎo)向桿4將穿心錘5固定在垂直底面的方向，避免出現(xiàn)切斜。

35.一種圓錐動(dòng)力觸探智能測試裝置的測試方法包括以下測試步驟：

36.s1、圓錐動(dòng)力觸探實(shí)施前將觸探架安裝平穩(wěn)，使圓錐觸探裝置6保持垂直底面；

37.s2、通過鉆機(jī)1將穿心錘5從高度76cm自由落下，撞擊錘座610，從而使得鉆桿不斷進(jìn)入土體；

38.s3、通過聲發(fā)射傳感器接受撞擊聲波，建立穿心錘5撞擊錘座610的信號(hào)的波形數(shù)據(jù)庫；

39.s4、通過激光位移傳感器可以記錄鉆桿深度、貫入的深度，每一次撞擊進(jìn)入的深度等，從而建立了圓錐動(dòng)力觸探施工中鉆桿貫入情況；

40.s5、動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀7相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)處理軟件中，自動(dòng)導(dǎo)出了圓錐動(dòng)力觸探原始記錄表，包括日期、時(shí)間、鉆桿長度、孔深、每10cm的擊數(shù)以及動(dòng)力觸探總進(jìn)尺等。另外通過公式對圓錐動(dòng)力觸探擊數(shù)進(jìn)行桿長修正：

41.n

′

63.5

＝αn

63.5

42.n

63.5

＝3n

120-0.5

43.其中α為桿長修正系數(shù)；

44.s6、計(jì)算機(jī)對圓錐動(dòng)力觸探擊數(shù)進(jìn)行桿長修正后，通過軟件進(jìn)一步處理，對其地基土承載力進(jìn)行估算，通過經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行編制程序，

45.f k

＝80n

120

??????????

(3≤n

120

≤10)

46.fk＝32.3n

63.5

+89

????????

(2≤n

63.5

≤16)；

47.導(dǎo)入到圓錐動(dòng)力觸探測試智能分析軟件，得到巖土體承載力，從而勘察、設(shè)計(jì)提供智能的、比較客觀直接的巖土參數(shù)。

48.實(shí)施例

49.如圖1-3所示，一種圓錐動(dòng)力觸探智能測試裝置，包括鉆機(jī)1，用于下探鉆孔的圓錐

觸探裝置6，記錄撞擊數(shù)據(jù)的動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀7以及撞擊圓錐觸探裝置6的穿心錘5，所述圓錐觸探裝置6包括錘座610、探桿620以及圓錐形探頭630；實(shí)施前將觸探架安裝平穩(wěn)，使圓錐觸探裝置6保持垂直地進(jìn)行。垂直度的最大偏差不得超過2％。觸探桿620應(yīng)保持平直，連結(jié)牢固。施工時(shí)，穿心錘5從高度76cm自由落下，撞擊錘座610，會(huì)發(fā)出特定頻率的聲音。

50.所述動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀7包括聲發(fā)射傳感器、激光位移傳感器、數(shù)據(jù)處理器、電池以及顯示器，通過動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀7自動(dòng)記錄錘擊聲音以及鉆桿的位移數(shù)據(jù)，導(dǎo)入計(jì)算機(jī)處理軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析統(tǒng)計(jì)圓錐動(dòng)力觸探數(shù)據(jù)，所述發(fā)射傳感器接受撞擊錘座610的特定頻率的聲波，從而建立穿心錘5撞擊錘座610的信號(hào)的波形數(shù)據(jù)庫，對圓錐動(dòng)力觸探施工撞擊聲是噪聲信號(hào)的在聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)的軟件中作相關(guān)設(shè)置，可對接下來離散傅里葉變換，小波分析等方法進(jìn)行信號(hào)辨識(shí)和去噪，最終對圓錐動(dòng)力觸探施工撞擊聲的鎖定和辨識(shí)；

51.當(dāng)穿心錘5從高度76cm自由落下，撞擊錘座610，從而使得鉆桿不斷進(jìn)入土體。通過所述激光位移傳感器可以記錄鉆桿深度、貫入的深度，每一次撞擊進(jìn)入的深度等，從而建立了圓錐動(dòng)力觸探施工中鉆桿貫入情況。圓錐動(dòng)力觸探主要通過穿心錘5撞擊能量使得鉆桿不斷進(jìn)入土體，試驗(yàn)最終得到每貫入10cm的錘擊數(shù)。通過聲發(fā)射系統(tǒng)、激光位移傳感器分別記錄了錘擊聲音以及鉆桿的位移。聲發(fā)射系統(tǒng)記錄1次錘擊聲音表示1次錘擊數(shù)，利用數(shù)據(jù)處理器得到鉆桿每10cm的錘擊數(shù)，并且實(shí)施顯示，方面現(xiàn)場技術(shù)員進(jìn)行判斷。

52.動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀7相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)處理軟件中，自動(dòng)導(dǎo)出了圓錐動(dòng)力觸探原始記錄表，包括日期、時(shí)間、鉆桿長度、孔深、每10cm的擊數(shù)以及動(dòng)力觸探總進(jìn)尺等。另外通過公式對圓錐動(dòng)力觸探擊數(shù)進(jìn)行桿長修正，并且可以統(tǒng)計(jì)圓錐動(dòng)力觸探相關(guān)數(shù)據(jù)，如最大值、最小值、平均值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)、修正系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)值。

53.n

′

63.5

＝αn

63.5

54.n

63.5

＝3n

120-0.5

55.其中，α桿長修正系數(shù)；

56.計(jì)算機(jī)對圓錐動(dòng)力觸探擊數(shù)進(jìn)行桿長修正后，通過軟件進(jìn)一步處理，對其地基土承載力進(jìn)行估算，通過經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行編制程序，

57.f k

＝80n

120

??????????

(3≤n

120

≤10)

58.fk＝32.3n

63.5

+89

????????

(2≤n

63.5

≤16)；

59.導(dǎo)入到圓錐動(dòng)力觸探測試智能分析軟件，得到巖土體承載力，從而勘察、設(shè)計(jì)提供智能的、比較客觀直接的巖土參數(shù)。

60.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，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種圓錐動(dòng)力觸探智能測試裝置，包括鉆機(jī)(1)，用于下探鉆孔的圓錐觸探裝置(6)，記錄撞擊數(shù)據(jù)的動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀(7)以及撞擊圓錐觸探裝置(6)的穿心錘(5)，其特征在于，所述圓錐觸探裝置(6)包括錘座(610)、探桿(620)以及圓錐形探頭(630)；所述動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀(7)包括聲發(fā)射系統(tǒng)、激光位移傳感器、數(shù)據(jù)處理器、電池以及顯示器，通過動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀(7)自動(dòng)記錄錘擊聲音以及鉆桿的位移數(shù)據(jù)，導(dǎo)入計(jì)算機(jī)處理軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析統(tǒng)計(jì)圓錐動(dòng)力觸探數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓錐動(dòng)力觸探智能測試裝置，其特征在于，所述穿心錘(5)撞擊圓錐觸探裝置(6)的錘座(610)，使圓錐觸探裝置(6)向下作用鉆孔，撞擊錘座(610)時(shí)會(huì)發(fā)出特定頻率的聲音，所述聲發(fā)射系統(tǒng)用于接受記錄聲音信號(hào)，建立波形數(shù)據(jù)庫。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓錐動(dòng)力觸探智能測試裝置，其特征在于，所述激光位移傳感器用于記錄鉆桿深度、貫入的深度，每一次撞擊進(jìn)入的深度數(shù)據(jù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓錐動(dòng)力觸探智能測試裝置，其特征在于，所述鉆機(jī)(1)通過定滑輪(2)將穿心錘(5)提起。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓錐動(dòng)力觸探智能測試裝置，其特征在于，所述穿心錘(5)一端設(shè)有提引器(3)與導(dǎo)向桿(4)，所述提引器(3)將穿心錘(5)固定至一定高度，并通過導(dǎo)向桿(4)將穿心錘(5)固定在垂直底面的方向，避免出現(xiàn)切斜。6.一種圓錐動(dòng)力觸探智能測試裝置的測試方法，其特征在于，包括以下測試步驟：s1、圓錐動(dòng)力觸探實(shí)施前將觸探架安裝平穩(wěn)，使圓錐觸探裝置(6)保持垂直底面；s2、通過鉆機(jī)(1)將穿心錘(5)從高度76cm自由落下，撞擊錘座(610)，從而使得鉆桿不斷進(jìn)入土體；s3、通過聲發(fā)射傳感器接受撞擊聲波，建立穿心錘(5)撞擊錘座(610)的信號(hào)的波形數(shù)據(jù)庫；s4、通過激光位移傳感器可以記錄鉆桿深度、貫入的深度，每一次撞擊進(jìn)入的深度等，從而建立了圓錐動(dòng)力觸探施工中鉆桿貫入情況；s5、動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀(7)相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)處理軟件中，自動(dòng)導(dǎo)出了圓錐動(dòng)力觸探原始記錄表，包括日期、時(shí)間、鉆桿長度、孔深、每10cm的擊數(shù)以及動(dòng)力觸探總進(jìn)尺等,另外通過公式對圓錐動(dòng)力觸探擊數(shù)進(jìn)行桿長修正：n

′

63.5

＝αn

63.5

n

63.5

＝3n

120-0.5其中α為桿長修正系數(shù)；s6、計(jì)算機(jī)對圓錐動(dòng)力觸探擊數(shù)進(jìn)行桿長修正后，通過軟件進(jìn)一步處理，對其地基土承載力進(jìn)行估算，通過經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行編制程序，f k

＝80n

120

(3≤n

120

≤10)f

k

＝32.3n

63.5

+89(2≤n

63.5

≤16)；導(dǎo)入到圓錐動(dòng)力觸探測試智能分析軟件，得到巖土體承載力，從而勘察、設(shè)計(jì)提供智能的、比較客觀直接的巖土參數(shù)。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種圓錐動(dòng)力觸探智能測試裝置，包括鉆機(jī)，用于下探鉆孔的圓錐觸探裝置，記錄撞擊數(shù)據(jù)的動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀以及撞擊圓錐觸探裝置的穿心錘，所述圓錐觸探裝置包括錘座、探桿以及圓錐形探頭；所述動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀包括聲發(fā)射系統(tǒng)、激光位移傳感器、數(shù)據(jù)處理器、電池以及顯示器，通過動(dòng)彈自動(dòng)記錄儀自動(dòng)記錄錘擊聲音以及鉆桿的位移數(shù)據(jù)，導(dǎo)入計(jì)算機(jī)處理軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析統(tǒng)計(jì)圓錐動(dòng)力觸探數(shù)據(jù)；通過圓錐動(dòng)力觸探智能測試裝置及其測試方法，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄、自動(dòng)分析與輸出數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)巖土勘察數(shù)字化、智能化、信息化，提高勘察產(chǎn)品的效率、質(zhì)量，降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：陳龍飛 高曉峰 趙勇 楊宗耀 李佳龍

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中冶成都勘察研究總院有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.11.30

技術(shù)公布日：2023/4/18