用于测量建筑物地基力学性能的设备

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用于测量建筑物地基力学性能的设备\n技术领域\n[0001] 本发明涉及建筑建造领域，尤其涉及一种用于测量建筑物地基力学性能的设备。\n背景技术\n[0002]\n地基是指建筑物下面支承基础的土体或岩体。作为建筑地基的土层分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土。地基有天然地基和人工地基两类。天然地基是不需要人加固的天然土层。人工地基需要人加固处理，常见有石屑垫层、砂垫层、混合灰土回填再夯实等。\n[0003] 用于建造高层建筑物的地基需要具有足够的力学强度，而现有的地基力学性能的检测设备还不够完善，主要体现在不能异地测量，危险性较大，该问题亟待解决。\n发明内容\n[0004] 针对以上的不足，本发明提供了一种用于测量建筑物地基力学性能的设备，它的装配结构简单，操作方便，不需修正实测弹模误差。\n[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于测量建筑物地基力学性能的设备，包括探头基体，其特征在于，所述探头基体上设有至少一个活塞空腔；所述活塞空腔内设有相适应的活塞；该用于测量建筑物地基力学性能的设备还包括通过连接装置与所述活塞相连的承压机构，以及控制所述活塞动作的液压回路；所述探头基体上设有用于测量所述承压机构部的位移的位移传感器；\n所述位移传感器通过一无线通讯模块与上位机相连，所述无线通讯模块还与一GPS定位模块相连，所述无线通讯模块、GPS定位模块与一采用石墨烯的燃料电池相连。\n[0006] 优选的，所述连接装置为球铰，活塞通过球铰与所述承压机构相连。\n[0007] 优选的，所述连接装置为半球铰，所述活塞通过半球铰与所述承压机构相连，并所述半球铰的端面与所述承压机构相连，所述半球铰的凸缘朝向所述活塞 的一侧。\n[0008] 优选的，其特征在于，所述承压机构包括承压板和连接盖板，所述连接盖板与所述活塞相连，所述承压板可拆卸地设置在所述连接盖板上、与所述活塞相反的一侧。\n[0009] 优选的，所述承压板通过螺栓连接的方式设置在所述连接盖板上。\n[0010] 优选的，所述探头基体上设有可部分或者全部容纳所述承压机构的腔室；所述活塞空腔的轴线与所述探头基体的轴线垂直。\n[0011] 优选的，所述液压回路包括用于驱动所述活塞升程的驱动回路和用于驱动所述活塞回程的回程回路。\n[0012] 优选的，所述探头基体上设有四组所述活塞空腔及对应的所述活塞，四组所述活塞为依次排列的第一活塞、第二活塞、第三活塞和第四活塞；其中，第二活塞、第三活塞位于第一活塞和第四活塞之间；所述液压回路包括用于驱动所述活塞升程的驱动回路和用于驱动所述活塞回程的回程回路，所述活塞与所述驱动回路相连，第一活塞和第四活塞加所述回程回路以作为主动回程活塞。\n[0013] 优选的，所述探头基体上设有用于测量所述承压机构部的位移的位移传感器。\n[0014] 本发明的有益效果：\n1）通过设置无线通讯模块、上位机，可以实现远程测量的目的，此外，通过设置GPS定位模块可以方便的获取本发明的设备的地理位置，使用起来极为方便。将古德曼千斤顶的十二个扁圆形活塞改为本发明的四个圆形活塞， 它们全部位于承压板区段内，从而避免了纵向弯曲影响，位于外侧的两个活塞加低压回路兼作回程活塞，缩短了仪器的总长，但加压区长度L与直径D之比仍大于古德曼千斤顶的L/D值，使测量结果更准确。\n[0015] 2）当钻孔不圆或试段孔径不一致时活塞易产生偏心加压，导致出力不足，在活塞上加半圆球铰，微调承压板接触角度，使测量结果更准确。\n[0016] 3）两个位移传感器安装在中部，接近于最大位移部位，即使承压块有纵向弯曲也不会对测量结果产生影响，使测量结果更准确。\n[0017] 4)承压板与连接盖板之间可拆卸的连接在一起，使承压板的曲率半径、接触角大小和材料弹模可根据具体情况选择，其尽可能与钻孔直径相匹配;同时，将承压板的接触角\n2β改为30°和45°两种，增大了接触压力，接触压力分布也更加均匀，使测量结果更准确。\n[0018] 5）在活塞上增加两个力传感器，可直接测量活塞出力，消除了压力换算及管路损失等对测量结果的影响，并且有利于自动记录及数据处理，使测量结果更准确。\n附图说明\n[0019] 图1为本发明处于收缩状态的示意图；\n图2为本发明处于张开状态的示意图；\n图3为本发明连接盖板的俯视图；\n图4为本发明连接盖板的侧视图；\n图5为本发明承压板的俯视图；\n图6为本发明承压板的侧视图；\n图7为本发明连接盖板和承压板的安装示意图；\n附图标记：1、探头基体，11、活塞空腔，2、活塞，21、第一活塞，22、第二活塞，23、第三活塞，24、第四活塞，3、承压机构，31、承压板，311、工作面，312、安装面，32、连接盖板，4、球铰，\n5、检测装置，51、位移传感器，52、力传感器，6、接头，61、自封闭快速接头，62、水下航空连接器。\n具体实施方式\n[0020] 下面结合附图对本发明进行进一步阐述，其中，本发明的方向以图1为标准。\n[0021] 参照图1，本发明的用于测量建筑物地基力学性能的设备，用于钻孔弹模仪，包括探头，以及安装在探头上的液压回路、承压机构3、连接装置、检测装置5、接头6和钻杆连接装置（图中未画出）。\n[0022] 探头,包括探头基体1，用于承载其他部件，探头基体1的外形呈圆柱形，探头基体1上设有四组活塞空腔11及对应的活塞1，活塞空腔11沿探头基体1轴线并排设置且与探头基体1的轴线相垂直，探头基体1上设有可部分或者全部容纳承压机构3的腔室。\n[0023] 参照图2至图3，液压回路包括用于驱动所述活塞2升程的驱动回路和用于驱动所述活塞2回程的回程回路，所述活塞2与驱动回路相连，活塞2和设置在探头基体1上的活塞空腔11，活塞2与活塞空腔11配合工作，本实施例中的活塞2和活塞空腔11设置为四组，活塞\n2包括第一活塞21、第二活塞22、第三活塞23和第四活塞24，第一活塞21和第四活塞24位于第二活塞22和第三活塞23的两侧，其中位于两侧的第一活塞21和第四活塞24为主动回程活塞，位于中间的第二活塞22和第三活塞23为从动回程活塞，且活塞2设置为圆形活塞，当正向加压时，即本发明伸出时，四组活塞2同时往外运动并出力，当反向加压时，即本发明收回时，由第一活塞21和第四活塞24带动第二活塞22和第三活塞23回程，从而进行往回运动，使第一活塞21和第四活塞24起到了兼作回程活塞2的作用，缩短了仪器的总长。\n[0024] 参照图4至图7，承压机构3设置在探头基体1上，且位于活塞空腔11顶部位置处，承压机构3包括承压板31和连接盖板32，承压板31和连接盖板32沿着探头基体1从外至内依次设置，承压板31设置为至少一块且为专门设计，即四个活塞2同时通过球铰4连接一块承压板31；也可以是将承压板31设置为两块，分别为连接在第一活塞21和第二活塞22上，以及连接在第三活塞23和第四活塞24；还可以是将承压板31设置为四块，在每一活塞2上连接一块承压板31。\n[0025] 承压板31的外侧面为工作面311，内侧面为安装面312，工作面311用于与所测孔壁接触并施加压力，安装面312与连接盖板32的一侧面通过连接件可拆卸的安装在一起，该连接件为螺栓；连接盖板32设置为一块，连接盖板32的另一侧面通过连接装置连接在探头基体1上；\n连接装置为球铰4或半球胶4，球铰4包括固定端和转动端，与连接盖板32连接的一端为球铰4的转动端，球铰4的固定端位于活塞上且与活塞2固定，即球铰4的端面与承压机构3相连，球铰4的凸缘朝向活塞2的一侧，即球铰4的端面与承压机构3相连，球铰4的凸缘朝向所述活塞2的一侧。由此而使承压板31和球铰4通过连接盖板32连接形成一整体的承压机构3，而承压机构3受力后可通过半球铰4产生一定角度的转动。\n[0026] 检测装置5包括位移传感器51和力传感器52，位移传感器51设置为两个，其安装在探头基体1上且相对于承压板31中部的位置处设置，位移传感器51用于测量承压板31的位移；力传感器52也设置为两个，其安装在活塞2内部，力传感器52用于直接测量活塞2的出力。\n[0027] 接头6设置在探头探头1尾部的端面位置上，接头6包括自封闭快速接头61和水下航空连接器62，自封闭快速接头61与高压油管相连接，水下航空连接器62与物探电缆相连接。\n[0028] 钻杆连接装置（图中未画出），它位于探头基体1尾部的端面位置上，使用一根转接杆与标准尺寸的外平地质钻杆相连接，利用钻杆进行探头的下放与上提工作。\n[0029] 钻孔弹模仪包括有探头基体1以及安装在探头基体1上的传感器测量显示单元、双路高压油管、物探电缆、手动双路高压油泵。\n[0030] 此外，所述位移传感器通过一无线通讯模块与上位机相连，所述无线通讯模块还与一GPS定位模块相连，所述无线通讯模块、GPS定位模块与一采用石墨烯的燃料电池相连。\n[0031] 本发明的工作过程为：将处于收缩状态的本发明放入到钻孔里，在钻孔的液压回路中注入高压油，使探头基体1上的活塞2带动承压板31伸出，直到承压板31与孔壁的岩石接触，然后按设计方案逐级加压和泄压，并记录对应的岩石变形读数以及活塞2的推力读数，绘制曲线，计算岩石的弹性模量和变形模量。\n[0032] 以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。