一种用于评价砂土液化的可测试抗拔阻力动力触探装置

摘要

本发明公布了一种用于评价砂土液化的可测试抗拔阻力动力触探装置，该装置探杆(7)上端与稳定尾翼(3)通过连接件(4)连接，稳定尾翼(3)上部为自动触发落锤(1)，落锤(1)位于护筒(2)内，连接件(4)侧面横杆上安装有触发器(5)，触发器(5)旁的竖杆上端固定有位移传感器(6)，在探杆(7)的中部外侧设置孔洞对称的带孔洞钢板(11)，两千斤顶(10)上端对称安置在带孔洞钢板(11)的孔洞上，下端用螺栓(13)固定在底板上，千斤顶(10)上端对称安装有应变计(12)，探杆(7)最下端为锥尖(14)，所有传感器通过电缆与手持终端(8)和数据记录系统(9)连接。该装置具有原位、快速、多功能等特点，为岩土工程勘察实践提供有力的检测工具。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于评价砂土液化的可测试抗拔阻力动力触探装置，属于岩土工程地基勘察设计领域中一种能够测试抗拔阻力的动力触探设备。

背景技术

地震液化是引起地基失稳和上部结构损害的直接原因之一。因此，液化势的评估是土工抗震勘察中的重要内容。目前对于液化势的评估数据点有限，室内实验所需要的土样应力产生了扰动，往往不能代表土层的原始状态指标，成本较高，大大降低了土体参数的工程应用价值。即使在一个很小地区损害程度也是变化多端，对土体液化的判别研究主要集中在液化阻力实验室测试上，现有原位测试的液化势评估研究具有设备笨重，测试步骤长，测试费用大等缺点。因此，迫切需要一种精确评估，来进行场地抗液化的设计。从工程角度上需要一种高效成本低的设备。

本发明基于常规的动力触探实验，提出了一种具有原位、多功能等特点的测试拉拔阻力并评价液化势的动力触探装置，使得勘测过程方便、快速、准确、经济，能够为岩土工程勘察实践提供有力的检测工具。

发明内容

技术问题：本发明要解决的技术问题是针对传统液化势评价的研究设备笨重，耗时长，成本高、扰动大等问题，提出一种用于评价砂土液化的可测试抗拔阻力动力触探装置。利用该测试装置能够快速有效地判别现场土层液化敏感性，并自行进行数据的收集、储存工作。

技术方案：本发明的一种用于评价砂土液化的可测试抗拔阻力动力触探装置，主体包括从上至下顺序为落锤、护筒、稳定尾翼、连接件、探杆、锥尖；其中探杆上端与稳定尾翼通过连接件连接，稳定尾翼上部为自动触发落锤，落锤位于护筒内，连接件侧面横杆上安装有触发器，触发器旁的竖杆上端固定有位移传感器，在探杆的中部外侧设置带对称孔洞的钢板，两千斤顶上端对称安置在钢板的孔洞上，下端用螺栓固定在底板上，千斤顶上端对称安装有应变计，探杆最下端为锥尖，所有传感器通过电缆与手持终端和数据记录系统连接。

所述的两千斤顶的液压路线相等。

所述应变计的连接采用全桥电路。

连接件为钢构件。

探杆的直径为28mm，锥尖顶角为90°。

有益效果：本发明解决了传统试验在液化势评价的研究中设备笨重，耗时长，成本高、扰动大等问题，能够方便、快速、精确、低成本地测试拉拔阻力并评价液化势，且自行进行数据的收集、储存工作。为岩土工程勘察实践提供有力的检测工具。

附图说明

图1是本发明的总体装置示意图；

其中有：落锤1，护筒2，稳定尾翼3，连接件4，触发器5，位移传感器6，探杆7，手持终端8，数据记录系统9，千斤顶10，带孔洞钢板11，应变计12，螺栓13，锥尖14。

具体实施方式

本发明的一种用于评价砂土液化的可测试抗拔阻力动力触探装置，该装置包括从上至下顺序为落锤1、护筒2、稳定尾翼3、连接件4、探杆7；其中探杆7上端与稳定尾翼3通过连接件4连接，稳定尾翼3上部为自动触发落锤1，连接件4右侧横杆上安装有触发器5，触发器5右侧竖杆上端固定有位移传感器6，探杆7中部两端设置带孔洞钢板11，千斤顶10上端安置在带孔洞钢板11上、下端用螺栓13固定，千斤顶10上端对称安装应变计12，探杆7最下端为锥尖14，所有传感器12、6通过电缆与手持终端8和数据记录系统9连在一起。

落锤1在触发器5的作用下落下，开始动态贯入过程，当贯入一定深度后，通过位移传感器6测试深度，通过千斤顶10装置进行向上运动，带动探杆5向上拉拔，位移传感器6测试拉拔位移，应变计测试拉拔阻力，整个拉拔过程可以看作是一个准静态过程，通过拉拔阻力可以计算出在排水条件下的静态强度，通过拉拔位移、贯入位移可以计算在不排水条件下的动力强度，这样就可以计算总的竖向应力，根据地下水位面，即可计算竖向有效应力。根据总竖向应力和静态强度与动态强度，基于细粒含量F_C的百分比即可进行土质分类，判断哪些土层易于液化，是液化敏感层。

测试拉拔阻力将探杆5放在两千斤顶10中间，并且探杆5穿过钢板11并且卡住、固定，应变计通过全桥电路可以校正偏心荷载。当千斤顶10向上延伸，测出拉拔阻力，在动态贯入后，进行拉拔试验准静态拉拔操作可在砂土层进行而不是在粘土层。

应将静力触探(CPT)数据中的参数进行标准化：归一化的贯入阻力(Q_t)和归一化的抗拔阻力(F_t)可由以下方程计算：

$Q_t=\frac{q_t+{\sigma }_{v0}}{{\sigma }_{v0}^{\prime }}---\left(1\right)$

$F_t=\frac{f_s}{q_t-{\sigma }_{v0}}---\left(2\right)$

q_t为修正后总的锥尖阻力，f_s为拔出的锥尖阻力，为σ_vo总的竖向应力，σ′_vo为有效竖向应力。

基于这些标准化的参数，并通过大量的CPT数据库，根据robertson提出方法进行土质分类修正图的绘制，绘制出归一化的贯入锥尖阻力(Q_t)和归一化的抗拔力(F_t)关系图，根据其细粒含量可以进行土质分类，进而判别土体液化敏感层位置。

所述的千斤顶液压路线相等。

所述的应变计连接采用全桥电路。

所述的连接件为刚构件。

所述的探杆的直径为28mm，锥尖角为90°

锥尖没有配备电阻传感器，有效地进行了防断。

该测试装置保留并改进了常规动力触探的功能，解决了其设备笨重，耗时长，成本高昂等问题，能够方便、快速、精确、低成本、可重复地测定土体的力学性质，利用该测试装置能够快速有效地判别现场土层液化敏感性，并自行进行数据的收集、储存工作，为岩土工程勘察实践提供有力的检测工具。