本發明專利技術涉及巖土工程原位測試技術領域，具體涉及一種基于能量修正的標貫試驗裝置及方法。該方法包括以下步驟：S1：利用錘擊系統將貫入器垂直打入15cm至試驗土層上方后；S2：利用錘擊系統將貫入器垂直打入試驗土層中，記錄每10cm的錘擊數，錘擊速率小于30擊/min，貫入土中30cm時停止錘擊；若貫入不足30cm，錘擊數已達50擊，停止錘擊；錘擊時同時記錄第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器的沖擊力數據，根據第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器的沖擊力數據對標貫擊數進行修正；S3：鉆進至下一深度試驗土層上方15cm，重復步驟S1和S2，直至試驗設計深度。能夠解決現有技術中在桿長超過21米后現有方法無法對標貫擊數N值進行有效修正的問題。的問題。的問題。
【技術實現步驟摘要】
一種基于能量修正的標貫試驗裝置及方法
[0001]本專利技術涉及巖土工程原位測試
，具體涉及一種基于能量修正的標貫試驗裝置及方法。
技術介紹
[0002]標準貫入試驗是一種評價地基土物理力學性質的原位測試方法。該方法是在現場用63.5kg的穿心重錘，沿導桿自由下落76cm，通過上下依次連接的探桿將一定規格的對開貫入器打入土中，記錄貫入30cm對應的錘擊數為標準貫入錘擊數N。
[0003]標準貫入試驗操作簡單、地層適應性廣等優點廣泛應用于世界各地，可以確定砂土、粉土、黏性土的物理狀態，對土的強度、變形參數、地基承載力、單樁承載力，飽和砂土和粉土的液化、成樁可行性等作出評價。
[0004]標準貫入試驗實質是將穿心錘的勢能通過鉆桿彈性沖擊傳遞給貫入器，貫入器在沖擊作用下插入一定深度的土層，整個能量轉換和傳遞過程分為四個階段：穿心錘落到錘墊、落墊撞擊鉆桿頂部錘墊、鉆桿頂部錘墊傳至鉆桿底部貫入器打入土中。每一階段均會產生能量的損耗，同時隨著桿長的增長，由鉆桿傳遞給貫入器的有效能量逐漸減小。故當探桿較長時，標貫試驗擊數并不能完全代表底部土體的實際狀態，需進行鉆桿長度的修正。
[0005]《巖土工程勘察規范》(GB50021
?
2001，2009年版)中規定，應用標貫擊數N值時是否修正和如何修正，應根據建立統計關系時的具體情況確定。修正系數是采用牛頓碰撞理論為基礎，通過公式推導而計算出的。
[0006]但是在桿長超過21米以后，落錘質量遠遠小于鉆探質量的2倍，桿長超過21米后現有的方法無法對標貫擊數N值進行有效的修正。
技術實現思路
[0007]針對現有技術中存在的缺陷，本專利技術的目的在于提供一種基于能量修正的標貫試驗裝置及方法，能夠解決現有技術中在桿長超過21米后現有的方法無法對標貫擊數N值進行有效修正的問題。
[0008]為達到以上目的，本專利技術采取的技術方案是：
[0009]一方面，本方面提供一種基于能量修正的標貫試驗裝置，包括：依次設置的貫入器、第一沖擊力傳感器、探桿、第二沖擊力傳感器和錘擊系統；
[0010]其中，所述第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器分別用于采集標貫時所述探桿兩端受到的沖擊力，獲得沖積能，以對標貫擊數進行修正。
[0011]在一些可選的方案中，所述第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器均包括依次設置的傳感器艙和電子艙，所述傳感器艙和電子艙之間設有隔斷塊，且所述隔斷塊中部設有通孔，所述第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器與探桿均通過可拆卸連接結構連接，所述可拆卸連接結構包括：
[0012]浮動接頭，其一端與所述探桿可拆卸連接，另一端伸入所述傳感器艙內；
[0013]連接桿，其設于所述浮動接頭的另一端，并可穿出所述通孔，用于使所述第一沖擊力傳感器或第二沖擊力傳感器的傳感模塊套設在所述連接桿上，并位于所述浮動接頭和隔斷塊之間；
[0014]螺母，其套設在所述連接桿的端部，位于所述電子艙內。
[0015]在一些可選的方案中，所述第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器均包括：
[0016]傳感模塊，其設于所述傳感器艙內，用于感應受到的沖擊力；
[0017]采集儲存模塊，其設于所述電子艙內，用于記錄所述感應模塊感應到沖擊力數據；
[0018]通訊模塊，其設于所述電子艙內，用于將所述沖擊力數據向外界傳輸；
[0019]鋰電池，其設于所述電子艙內，用于向所述傳感模塊、采集儲存模塊和通訊模塊供電。
[0020]在一些可選的方案中，還包括分析機構，其用于獲取所述第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器的沖擊力數據，并根據所述第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器的沖擊力數據對標貫擊數進行修正。
[0021]在一些可選的方案中，所述分析機構包括信號連接的數據采集儀和電腦，所述數據采集儀用于與所述第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器連接，獲取所述沖擊力數據并傳輸至所述電腦，所述電腦根據所述第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器的沖擊力數據對標貫擊數進行修正。
[0022]在一些可選的方案中，所述錘擊系統包括：
[0023]錘墊，其一側與所述第二沖擊力傳感器連接；
[0024]導桿，其設于所述錘墊的另一側連接；
[0025]重錘，其中部設有直徑大于所述錘墊的通孔，并套設在所述導桿上。
[0026]在一些可選的方案中，所述貫入器、第一沖擊力傳感器、探桿、第二沖擊力傳感器和錘擊系統之間可拆卸連接。
[0027]另一方面，本專利技術還提供一種基于能量修正的標貫試驗方法，利用上述基于能量修正的標貫試驗裝置實施，包括以下步驟：
[0028]S1：利用錘擊系統將貫入器垂直打入15cm至試驗土層上方；
[0029]S2：利用錘擊系統將貫入器垂直打入試驗土層中，錘擊速率小于30擊/min，貫入土中30cm時停止錘擊，記錄累計打入30cm的錘擊數；若貫入不足30cm但錘擊數已達50擊，停止錘擊，在現場記錄打入深度，換算成相當于30cm的錘擊數；錘擊時同時記錄第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器的沖擊力數據，根據第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器的沖擊力數據對標貫擊數進行修正；
[0030]S3：鉆進至下一試驗深度上方15cm，重復步驟S1和S2，直至試驗設計深度。
[0031]在一些可選的方案中，所述的根據第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器的沖擊力數據對標貫擊數進行修正，包括：
[0032]根據第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器的沖擊力數據，得到第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器處的貫入能量；
[0033]根據第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器處的貫入能量，對標貫擊數進行修正。
[0034]在一些可選的方案中，所述的根據第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器處的貫
入能量，對標貫擊數進行修正，包括：
[0035]根據第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器處的貫入能量，得到能量修正系數；
[0036]根據能量修正系數，對標貫擊數進行修正。
[0037]在一些可選的方案中，所述的根據第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器的沖擊力數據，得到第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器處的貫入能量，具體包括：
[0038]根據公式確定第一沖擊力傳感器或第二沖擊力傳感器(4)處的應力σ；
[0039]根據公式確定第一沖擊力傳感器或第二沖擊力傳感器處的貫入能量；
[0040]其中，F為第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器處受到的沖擊力，A為探桿的橫截面積，c為應力波傳播速度，E為彈性模量，τ為探桿中入射應力波脈沖持續時間。
[0041]與現有技術相比，本專利技術的優點在于：本方案中通過在探桿的兩端分別都設置第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器，根據第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器的沖擊力數據，得到第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器處的貫入能量；根據第一沖擊力傳感器和第二沖擊力傳感器處的貫入能量，對標貫擊數進行修本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種基于能量修正的標貫試驗裝置，其特征在于，包括：依次設置的貫入器(1)、第一沖擊力傳感器(2)、探桿(3)、第二沖擊力傳感器(4)和錘擊系統(5)；其中，所述第一沖擊力傳感器(2)和第二沖擊力傳感器(4)分別用于采集標貫時所述探桿(3)兩端受到的沖擊力，獲得沖積能，以對標貫擊數進行修正。2.如權利要求1所述的基于能量修正的標貫試驗裝置，其特征在于，所述第一沖擊力傳感器(2)和第二沖擊力傳感器(4)均包括依次設置的傳感器艙(241)和電子艙(242)，所述傳感器艙(241)和電子艙(242)之間設有隔斷塊(243)，且所述隔斷塊(243)中部設有通孔，所述第一沖擊力傳感器(2)和第二沖擊力傳感器(4)與探桿(3)均通過可拆卸連接結構(6)連接，所述可拆卸連接結構(6)包括：浮動接頭(61)，其一端與所述探桿(3)可拆卸連接，另一端伸入所述傳感器艙(241)內；連接桿(62)，其設于所述浮動接頭(61)的另一端，并可穿出所述通孔，用于使所述第一沖擊力傳感器(2)或第二沖擊力傳感器(4)的傳感模塊(21)套設在所述連接桿(62)上，并位于所述浮動接頭(61)和隔斷塊(243)之間；螺母(63)，其套設在所述連接桿(62)的端部，位于所述電子艙(242)內。3.如權利要求2所述的基于能量修正的標貫試驗裝置，其特征在于，所述第一沖擊力傳感器(2)和第二沖擊力傳感器(4)均包括：傳感模塊，其設于所述傳感器艙(241)內，用于感應受到的沖擊力；采集儲存模塊，其設于所述電子艙(242)內，用于記錄所述感應模塊感應到沖擊力數據；通訊模塊，其設于所述電子艙(242)內，用于將所述沖擊力數據向外界傳輸；鋰電池，其設于所述電子艙(242)內，用于向所述傳感模塊、采集儲存模塊和通訊模塊供電。4.如權利要求1所述的基于能量修正的標貫試驗裝置，其特征在于，還包括分析機構，其用于獲取所述第一沖擊力傳感器(2)和第二沖擊力傳感器(4)的沖擊力數據，并根據所述第一沖擊力傳感器(2)和第二沖擊力傳感器(4)的沖擊力數據對標貫擊數進行修正。5.如權利要求4所述的基于能量修正的標貫試驗裝置，其特征在于，所述分析機構包括信號連接的數據采集儀和電腦，所述數據采集儀用于與所述第一沖擊力傳感器(2)和第二沖擊力傳感器(4)連接，獲取所述沖擊力數據并傳輸至所述電腦，所述電腦根據所述第一沖擊力傳感器(2)和第二沖擊力傳感器(4)的沖擊力數據對標貫擊數進行修正。6.如權利要求1所述的基于能量修正...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張國超，余頌，吳剛，張榮，郝江濤，張偉，李濤，
申請(專利權)人：磐索地勘科技廣州有限公司，
類型：發明
國別省市：
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