深层土体侧向荷载试验探头

摘要

本发明公开了一种深层土体侧向荷载试验探头，包括扁铲探头，扁铲探头内设置有微型刚性荷载板；微型刚性荷载板通过钢圈实现在扁铲探头内的限位；微型刚性荷载板连接弹簧的一端，弹簧的另一端连接扁铲探头；微型位移传感器固定设置于扁铲探头内；微型位移传感器用于连续测量微型刚性荷载板的位移。本发明针对岩土工程测试深层土体进行现场侧向载荷试验，能够代替传统扁铲侧账试验，用于测定深层土体水平承载力、变形模量、静止侧压力系数、水平基床系数等。

说明书

技术领域

本发明涉及一种试验探头，具体涉及一种深层土体侧向荷载试验探头。 

背景技术

深层土体水平承载力、变形模量、静止侧压力系数、侧向基床系数等参数在隧道、地铁工程中是必须提供的参数。扁铲侧胀试验是岩土工程中一种先进的原位测试方法。上世纪70年代末，意大利Marchetti教授首次提出扁铲侧胀试验的原理，并提供了仪器设备、试验方法、岩土参数分析及其工程应用。扁铲试验具有操作简捷、重复性好、可靠性高且经济等特点。在西欧和北美等地，扁铲侧胀试验和静力触探试验一起成为原位测试中最主要的两种手段。 

但是，扁铲侧胀试验侧向变形只能测量0.05mm和1.10mm两个位移值，理论上假设为静载试验的直线段，因此现有的现场测试方法还不能满足要求。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种深层土体侧向荷载试验探头，它可以避免土体的拱效应，减小对土体的扰动影响。 

为解决上述技术问题，本发明深层土体侧向荷载试验探头的技术解决方案为： 

包括扁铲探头7，扁铲探头7的正面开设有一安装孔，安装孔内设置有微型刚性荷载板6；微型刚性荷载板6通过钢圈4实现在扁铲探头7内的限位；微型刚性荷载板6为底部设有空腔的圆板，微型刚性荷载板6的顶部外圈设有凹槽；钢圈4沿径向伸入微型刚性荷载板6的凹槽，实现微型刚性荷载板6的径向定位；钢圈4的厚度小于微型刚性荷载板6的凹槽的深度，使微型刚性荷载板6能够沿凹槽的深度方向移动；微型刚性荷载板6与扁铲探头7之间形成进气槽20；高压气体通过进气槽20进入微型刚性荷载板6的凹槽，从而使微型刚性荷载板6相对于扁铲探头7产生位移，使微型刚性荷载板6压入土层；微型刚性荷载板6连接弹簧10的一端，弹簧10的另一端连接扁铲探头7；微型位移传感器8固定设置于扁铲探头7内；微型位移传感器8用于连续测量微型刚性荷载板6的位移。

所述钢圈4通过锚固螺丝5与扁铲探头7固定连接。 

所述微型刚性荷载板6的外侧设置有密封圈9，密封圈9能够将微型刚性荷载板6的侧面与扁铲探头7之间密封。 

所述扁铲探头7包括一扁平状插板，扁平状插板的一端为柄部。 

所述微型刚性荷载板6的最大位移为3mm。 

所述微型位移传感器8连接测试导线3的一端，测试导线3穿设于导线管2内。 

所述微型刚性荷载板6的空腔连接导线管2和进气管1的一端，导线管2和进气管1的另一端从扁铲探头7的柄部穿出；进气管1连接高压氮气瓶。 

本发明可以达到的技术效果是： 

本发明在不改变传统探头整体尺寸的条件下改进扁铲探头，在探头上安装微型刚性荷载板，增加微型位移传感器，能够将荷载板的位移增大至3mm，能够测量0.05mm、1.10mm位移对应的压力值，完成传统的扁铲试验；由于探头外形尺寸与传统扁铲探头一致，便于利用已有的规范。

本发明能够测量0～3.0mm范围荷载板位移对应的气压值，得出荷载板位移与压力值的关系曲线，s/b达到0.05，能够得到侧向载荷试验完整的p～s曲线。 

本发明能够用于测定深层土体静止侧压力系数、水平基床系数、水平承载力、变形模量等，使测得的土工参数更为广泛，实现一种试验获得多种参数的目的。 

本发明针对岩土工程测试深层土体进行现场侧向载荷试验，能够代替传统扁铲侧账试验，用于测定深层土体水平承载力、变形模量、静止侧压力系数、水平基床系数等。 

本发明的探头为扁平状插板，能够大大避免土体的拱效应，减小对土体的扰动影响，试验结果的重复性好，可得到近乎连续的地层剖面。 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明： 

图1是本发明深层土体侧向荷载试验探头的示意图；

图2是本发明的内部结构示意图；

图3是本发明的剖面图。

图中附图标记说明： 

1为进气管，               2为导线管，

3为测试导线，             4为钢圈，

5为锚固螺丝，             6为微型刚性荷载板，

7为扁铲探头，             8为微型位移传感器，

9为密封圈，               10为弹簧，

20为进气槽。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明深层土体侧向荷载试验探头，包括扁铲探头7，扁铲探头7包括一扁平状插板，扁平状插板的一端为柄部； 

扁铲探头7的正面开设有一安装孔，安装孔内设置有微型刚性荷载板6；

微型刚性荷载板6通过钢圈4实现在扁铲探头7内的限位；钢圈4通过锚固螺丝5与扁铲探头7固定连接；微型刚性荷载板6的外侧设置有密封圈9，密封圈9能够将微型刚性荷载板6的侧面与扁铲探头7之间密封；

微型刚性荷载板6为底部设有空腔的圆板，微型刚性荷载板6的顶部外圈设有凹槽；

钢圈4沿径向伸入微型刚性荷载板6的凹槽，实现微型刚性荷载板6的径向定位；钢圈4的厚度小于微型刚性荷载板6的凹槽的深度，使微型刚性荷载板6能够沿凹槽的深度方向移动；微型刚性荷载板6与扁铲探头7之间形成进气槽20；高压气体通过进气槽20进入微型刚性荷载板6的凹槽，从而使微型刚性荷载板6相对于扁铲探头7产生位移，使微型刚性荷载板6压入土层；微型刚性荷载板6的最大位移为3mm；

微型刚性荷载板6的空腔内设置有弹簧10，微型刚性荷载板6连接弹簧10的一端，弹簧10的另一端连接扁铲探头7；微型位移传感器8固定设置于扁铲探头7内；微型位移传感器8位于微型刚性荷载板6的下方；微型位移传感器8用于连续测量微型刚性荷载板6的位移；

微型位移传感器8连接测试导线3的一端，测试导线3穿设于导线管2内；

微型刚性荷载板6的空腔连接导线管2和进气管1的一端，导线管2和进气管1的另一端从扁铲探头7的柄部穿出；进气管1连接高压氮气瓶。

本发明适用于静力触探设备将其贯入土体，操作和维护十分简单且经济。