本發(fā)明屬于巖土工程測試領(lǐng)域，特別涉及一種地下土體工程性質(zhì)評價與工程設(shè)計參數(shù)獲取的方法，具體涉及一種新型多功能數(shù)字式地震波孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

靜力觸探技術(shù)至今已有80多年的歷史，是指利用壓力裝置將有觸探頭的觸探桿壓入試驗土層，通過量測系統(tǒng)測試土的貫入阻力和側(cè)壁摩阻力等，可確定土的某些基本物理力學(xué)特性，如土的變形模量、土的容許承載力等。國際上現(xiàn)已廣泛應(yīng)用靜力觸探，部分或全部代替了工程勘察中的鉆探和取樣。我國于1965年首先研制成功電測靜力觸探并應(yīng)用于勘察。近幾年隨著傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了孔壓靜力觸探技術(shù)。該技術(shù)能夠同時提供地下土體的強度和固結(jié)滲流特征資料，已經(jīng)在國外得到了大量廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)也對孔壓靜力觸探測試技術(shù)進行了研發(fā)，然而并未得到推廣應(yīng)用。其主要原因在于，國內(nèi)孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)普遍還存在如下問題：

1.國內(nèi)孔壓靜力觸探探頭采用雙變形柱分別獨立測量錐尖阻力和側(cè)壁摩阻力，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。且為保證測量過程中側(cè)壁摩擦筒的可活動性，通常會在側(cè)壁摩擦筒首、尾兩端留有縫隙。而貫入過程中地下土體容易進入這些縫隙中，使得側(cè)壁摩擦筒活動性降低，阻礙了側(cè)壁摩阻力的傳遞，同時還會將圓錐頭受到的力傳遞給側(cè)壁摩擦筒，從而降低了測量結(jié)果的準確性。此外，工程上實踐中側(cè)壁摩阻力一般較小，不易直接被側(cè)壁摩阻力應(yīng)變片檢測到，導(dǎo)致測量結(jié)果精確性不足，這一問題在軟土中尤為顯著。

2.國內(nèi)孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)，無論采用模擬信號還是數(shù)字信號，其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都很落后，結(jié)構(gòu)設(shè)計不嚴密。采用模擬信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，信號之間互相干擾嚴重，導(dǎo)致測量結(jié)果不準確。采用數(shù)字信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一方面變形柱上的錐尖阻力應(yīng)變片和側(cè)壁摩阻力應(yīng)變片的供電和排布方式不合理，其信號并不穩(wěn)定，降低了測試結(jié)果的可靠性；另一方面，現(xiàn)有的采集系統(tǒng)將采集的數(shù)字信號直接通過電纜傳輸至上位機采集軟件中，則當測試過程中數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)故障或信號出錯時，并不能夠準確識別出這些錯誤的信號，使得測試過程中容易采集到錯誤的數(shù)據(jù)。

3.國內(nèi)孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)的深度測量方法落后，其主要原因在于普遍采用人工讀數(shù)、齒輪齒條組合或光電編碼器讀數(shù)。人工讀數(shù)方法自動化程度不高，容易受到人為因素的影響；而齒輪齒條組合方法將特定尺寸的齒輪固定在孔壓靜力觸探的貫入系統(tǒng)上，無法更換使用其他尺寸的齒輪，因此不利于調(diào)整測試系統(tǒng)的深度采樣間隔，難以滿足不同工程勘察設(shè)計的需要；光電編碼器不管在靜力觸探外部貫入系統(tǒng)上下移動時都會計數(shù)，這就要求由操作人員手動操作在向下貫入的時候打開計數(shù)開關(guān)使編碼器計數(shù)，而在向上移動時關(guān)閉計數(shù)開關(guān)使編碼器停止計數(shù)，這種方式為半自動計數(shù)方式，操作過于復(fù)雜，不夠智能化。

4.國內(nèi)外孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)均采用單個三分量檢波器，應(yīng)用的是下孔法和偽時間間隔測量原理，測量的是每隔1m深度范圍內(nèi)的剪切波速。而復(fù)雜工程的勘察需要更小深度間距范圍內(nèi)的剪切波速，采用單個三分量檢波器時需要在每個待測試點處停頓測量，費力費時，不利于提高工程勘察的效率。

綜上所述，國內(nèi)外孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)探頭結(jié)構(gòu)存在缺陷，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)落后，不僅降低了觸探試驗結(jié)果的精度，還增加了測試成本。而國外孔壓探頭價格昂貴，且出現(xiàn)故障以后維修困難，不利于國內(nèi)推廣應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種測量效率高、結(jié)果準確的一種多功能數(shù)字式地震波孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種多功能數(shù)字式地震波孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)包圓錐頭、孔壓過濾環(huán)、側(cè)壁摩擦筒、轉(zhuǎn)接頭、轉(zhuǎn)接桿、減摩桿、探桿、上位機數(shù)據(jù)采集電路板、深度編碼器、數(shù)據(jù)采集計算機和同軸電纜；同軸電纜穿過減摩桿、探桿，其一端接轉(zhuǎn)接桿中的兩條電源線和兩條信號線，另一端接上位機數(shù)據(jù)采集電路板；

其中，圓錐頭、孔壓過濾環(huán)、側(cè)壁摩擦筒、轉(zhuǎn)接頭、轉(zhuǎn)接桿從下到上順序設(shè)置，所述圓錐頭內(nèi)設(shè)有孔壓通道，所述側(cè)壁摩擦筒內(nèi)的下部設(shè)有可拆卸式導(dǎo)力環(huán)，在可拆卸式導(dǎo)力環(huán)的上面設(shè)有變形柱，所述變形柱上設(shè)有第一小孔、第二小孔，在變形柱的外側(cè)設(shè)有錐尖阻力電橋、貫入總阻力電橋，變形柱的下部設(shè)有孔壓傳感器；所述轉(zhuǎn)接桿內(nèi)部設(shè)有底層采集板。

其中：

所述的底層采集板內(nèi)設(shè)有底層微型電源調(diào)理器、錐尖阻力分電源、貫入總阻力分電源、孔壓分電源、第一三分量檢波器、傾斜儀、溫度傳感器、底層主控芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、信號調(diào)理電路元件、底層CAN接收發(fā)器和第二三分量檢波器。

所述的上位機數(shù)據(jù)采集電路板包含了上位機主控芯片、上層CAN接收發(fā)器、CAN串口轉(zhuǎn)換器、上層微型電源調(diào)理器和輸入輸出串口。

所述的圓錐頭的錐角為60°，錐底截面積為10cm²；側(cè)壁摩擦筒表面積為150cm²。

所述的孔壓過濾環(huán)厚度為5mm。

所述的錐尖阻力電橋由繞圓柱中心軸等間距分布的四個小應(yīng)變片及其連接導(dǎo)線組成，且四個小應(yīng)變片的排布方式依次為縱向、橫向、縱向和橫向。

所述的貫入總阻力電橋由繞圓柱中心軸等間距分布的四個小應(yīng)變片及其連接導(dǎo)線組成，且四個小應(yīng)變片的排布方式依次為縱向、橫向、縱向和橫向。

所述的同軸電纜為四芯，包括兩條電源線和兩條信號線，兩條電源線與底層微型電源調(diào)理器相連，底層微型電源調(diào)理器再分別與錐尖阻力分電源、貫入總阻力分電源、孔壓分電源和底層主控芯片相連。

所述的錐尖阻力分電源與錐尖阻力電橋相連，貫入總阻力分電源與貫入總阻力電橋相連，孔壓分電源與孔壓傳感器相連。

所述的同軸電纜的兩條信號線依次與底層CAN接收發(fā)器、底層主控芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和信號調(diào)理電路元件輸出端相連。

所述的信號調(diào)理電路元件輸入端分別獨立地與錐尖阻力電橋、貫入總阻力電橋、孔壓傳感器、傾斜儀、溫度傳感器、第一三分量檢波器和第二三分量檢波器相連。

所述的減摩桿首、尾兩端橫截面積為10cm²，而其中部橫截面積要大于10cm²，優(yōu)選15cm²。

所述的輸入輸出串口有四個，其中第一個將上層微型電源調(diào)理器與外接電源相連，第二個將深度編碼器與上位機主控芯片相連，第三個將串口轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)采集計算機相連，最后一個將同軸電纜與上層CAN接收發(fā)器相連。

所述的上位機主控芯片分別與上層微型電源調(diào)理器、串口轉(zhuǎn)換器和上層CAN接收發(fā)器相連。

所述的第一三分量檢波器和第二三分量檢波器之間的距離為0.2m至0.8m，優(yōu)選0.5m。

所述的深度編碼器采用拉繩位移傳感器。

所述的第一防水密封圈，所述可拆卸式導(dǎo)力環(huán)上設(shè)有第二防水密封圈，所述側(cè)壁摩擦筒與轉(zhuǎn)接頭之間設(shè)有防土密封圈，所述轉(zhuǎn)接頭與轉(zhuǎn)接桿連接處設(shè)有第三防水密封圈。

有益效果：本發(fā)明提供的新型多功能數(shù)字式地震波孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)，全面解決了國內(nèi)孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)存在的缺陷和問題。本發(fā)明有益效果是：

1.本發(fā)明的孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)，其探頭結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定、緊湊可靠。

2.單變形柱設(shè)計，分別測量圓錐頭與側(cè)壁摩擦筒受到的貫入總阻力和圓錐頭單獨受到的錐尖阻力，則側(cè)壁摩阻力為貫入總阻力與錐尖阻力之差。該方法直接將錐尖阻力與側(cè)壁摩阻力耦合在一起，解決兩者之間交互影響的問題。

3.本發(fā)明的孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)，其采集信號之間的交互干擾降低至最小，CAN總線傳輸方式速度快、準確性高、減少了電纜線的冗余，還允許對信號進行檢查和報錯，電路設(shè)計穩(wěn)定可靠。

4.本發(fā)明將深度編碼器與孔壓靜力觸探的貫入系統(tǒng)獨立出來，不再依賴人工讀數(shù)、齒輪齒條或光電編碼器方法的方式，通過數(shù)據(jù)采集計算機和上位機主控芯片實現(xiàn)了深度的全自動化讀取，使用靈活方便，適用性更廣。

5.本發(fā)明提出采用兩個三分量檢波器對地震波進行檢測，提高了剪切波速測量的精確性，尤其適合于復(fù)雜的工程場地中。

本發(fā)明提供的新型多功能數(shù)字式地震波孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量控制良好、使用方便、檢測速度快、測量效率高、測量結(jié)果準確可靠、重復(fù)性好，該測試系統(tǒng)為土木工程勘探實踐提供有力的測試工具。

附圖說明

圖1為本發(fā)明新型多功能數(shù)字式地震波孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圓錐頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為變形柱的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為錐尖阻力電橋和貫入總阻力電橋的應(yīng)變片分布示意圖。

圖5為底層采集板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為上位機數(shù)據(jù)采集電路板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1－圓錐頭，2－孔壓過濾環(huán)，3－側(cè)壁摩擦筒，4－轉(zhuǎn)接頭、5－轉(zhuǎn)接桿，6－減摩桿，7－探桿，8－上位機數(shù)據(jù)采集電路板，9－深度編碼器，10－數(shù)據(jù)采集計算機，11－同軸電纜，12－孔壓通道，13－可拆卸式導(dǎo)力環(huán)，14－變形柱，15－錐尖阻力電橋，16－貫入總阻力電橋，17－孔壓傳感器，18－第一小孔，19－第二小孔，20－第一防水密封圈，21－第二防水密封圈，22－防土密封圈，23－第三防水密封圈，24－底層采集板，25－底層微型電源調(diào)理器，26－錐尖阻力分電源，27－貫入總阻力分電源，28－孔壓分電源，29－第一三分量檢波器，30－傾斜儀，31－溫度傳感器，32－底層主控芯片，33－模數(shù)轉(zhuǎn)換器，34－信號調(diào)理電路元件，35－底層CAN接收發(fā)器，36－第二三分量檢波器，37－上位機主控芯片，38－上層CAN接收發(fā)器，39－輸入輸出串口，40－CAN串口轉(zhuǎn)換器，41－上層微型電源調(diào)理器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的多功能數(shù)字式地震波孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)作出進一步說明。

本發(fā)明的多功能數(shù)字式地震波孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)，見圖1，包括圓錐頭1、孔壓過濾環(huán)2、側(cè)壁摩擦筒3、轉(zhuǎn)接頭4、轉(zhuǎn)接桿5、減摩桿6、探桿7、上位機數(shù)據(jù)采集電路板8、深度編碼器9、數(shù)據(jù)采集計算機10和同軸電纜11；同軸電纜11穿過減摩桿6、探桿7，其一端接轉(zhuǎn)接桿5中的兩條電源線和兩條信號線，另一端接上位機數(shù)據(jù)采集電路板8；其中，圓錐頭1、孔壓過濾環(huán)2、側(cè)壁摩擦筒3、轉(zhuǎn)接頭4、轉(zhuǎn)接桿5從下到上順序設(shè)置，所述圓錐頭1內(nèi)設(shè)有孔壓通道12，所述側(cè)壁摩擦筒3內(nèi)的下部設(shè)有可拆卸式導(dǎo)力環(huán)13，在可拆卸式導(dǎo)力環(huán)13的上面設(shè)有變形柱14，所述變形柱14上設(shè)有第一小孔18、第二小孔19，在變形柱14的外側(cè)設(shè)有錐尖阻力電橋15、貫入總阻力電橋16，變形柱14的下部設(shè)有孔壓傳感器17；所述轉(zhuǎn)接桿5內(nèi)部設(shè)有底層采集板24。所述的底層采集板24內(nèi)設(shè)有底層微型電源調(diào)理器25、錐尖阻力分電源26、貫入總阻力分電源27、孔壓分電源28、第一三分量檢波器29、傾斜儀30、溫度傳感器31、底層主控芯片32、模數(shù)轉(zhuǎn)換器33、信號調(diào)理電路元件34、底層CAN接收發(fā)器35和第二三分量檢波器36。所述的上位機數(shù)據(jù)采集電路板8包含了上位機主控芯片37、上層CAN接收發(fā)器38、CAN串口轉(zhuǎn)換器40、上層微型電源調(diào)理器41和輸入輸出串口39。

作為一種示例，底層主控芯片32采用C8051f060，模數(shù)轉(zhuǎn)換器33采用ADS1211等，底層CAN接收發(fā)器35和上層CAN接收發(fā)器38采用PCA82C250，上位機主控芯片37采用LPC2119，CAN串口轉(zhuǎn)換器40采用USB-CAN，深度編碼器9采用MP5-M-1500。

本發(fā)明中，圓錐頭1的錐角為60°，錐底截面積為10cm²；側(cè)壁摩擦筒3表面積為150cm²。

本發(fā)明中，孔壓過濾環(huán)2厚度為5mm。

本發(fā)明中，錐尖阻力電橋15由繞圓柱中心軸等間距分布的四個小應(yīng)變片及其連接導(dǎo)線組成，且四個小應(yīng)變片的排布方式依次為縱向、橫向、縱向和橫向。

本發(fā)明中，貫入總阻力電橋16由繞圓柱中心軸等間距分布的四個小應(yīng)變片及其連接導(dǎo)線組成，且四個小應(yīng)變片的排布方式依次為縱向、橫向、縱向和橫向。

本發(fā)明中，同軸電纜11為四芯，包括兩條電源線和兩條信號線。

本發(fā)明中，同軸電纜11的兩條電纜線與底層微型電源調(diào)理器25相連，底層微型電源調(diào)理器25再分別與錐尖阻力分電源26、貫入總阻力分電源27、孔壓分電源28和底層主控芯片32相連；

本發(fā)明中，錐尖阻力分電源26與錐尖阻力電橋15相連，貫入總阻力分電源27與貫入總阻力電橋16相連，孔壓分電源28與孔壓傳感器17相連。

本發(fā)明中，信號調(diào)理電路元件34輸入端分別獨立地與錐尖阻力電橋15、貫入總阻力電橋16、孔壓傳感器17、傾斜儀30、溫度傳感器31、第一三分量檢波器29和第二三分量檢波器36相連。

本發(fā)明中，同軸電纜11的兩條信號線依次與底層CAN接收發(fā)器35、底層主控芯片32、模數(shù)轉(zhuǎn)換器33和信號調(diào)理電路元件34輸出端相連。

本發(fā)明中，減摩桿6首、尾兩端橫截面積為10cm²，而其中部橫截面積要大于10cm²，優(yōu)選15cm²。

本發(fā)明中，輸入輸出串口39有四個，其中一個將上層微型電源調(diào)理器41與外接電源相連，另一個將深度編碼器9與上位機主控芯片37相連，另一個將CAN串口轉(zhuǎn)換器40和數(shù)據(jù)采集計算機10相連，最后一個將同軸電纜11與上層CAN接收發(fā)器38相連。

本發(fā)明中，上位機主控芯片37分別與上層微型電源調(diào)理器41、串口轉(zhuǎn)換器40和上層CAN接收發(fā)器38相連。

本發(fā)明中，第一三分量檢波器29和第二三分量檢波器36之間的距離為0.2m至0.8m，優(yōu)選0.5m。

本發(fā)明中，深度編碼器9優(yōu)選拉繩位移傳感器。

使用前，將深度編碼器9安裝固定在外部靜力觸探貫入設(shè)備上。使用時，探頭在外部靜力觸探貫入設(shè)備的作用下貫入地下土體中，圓錐頭1受到土體貫入阻力作用，引起變形柱14的前端變形，而變形柱14的后端同時受到圓柱頭1和側(cè)壁摩擦筒3上貫入總阻力的作用而產(chǎn)生變形，錐尖阻力電橋15和貫入總阻力電橋16通過電橋原理將位移信號轉(zhuǎn)換為電信號。探頭周圍的孔隙水通過孔壓過濾環(huán)2和孔壓通道12作用在孔壓傳感器17上，孔壓傳感器17將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號。然后采集到的錐尖阻力、側(cè)壁摩阻力和孔隙水壓力電信號通過內(nèi)部導(dǎo)線傳輸至信號調(diào)理電路元件34，進行信號放大和噪聲過濾，然后傳輸至模數(shù)轉(zhuǎn)換器33轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號經(jīng)過底層主控芯片32傳輸給底層CAN接收發(fā)器35，轉(zhuǎn)換為CAN信號，然后通過同軸電纜11傳輸至上位機數(shù)據(jù)采集電路板8。底層主控芯片32控制和管理底層采集板24上各元件的功能，實現(xiàn)整個電路系統(tǒng)的智能化運行。在上位機數(shù)據(jù)采集電路板8上，在上位機主控芯片37的控制下，同軸電纜11傳輸?shù)腃AN信號經(jīng)過上層CAN接收發(fā)器38接收，然后傳輸至CAN串口轉(zhuǎn)換器40轉(zhuǎn)換為USB信號，最終通過輸入輸出串口39傳輸至數(shù)據(jù)采集計算機10中。

使用現(xiàn)有的齒輪齒條或光電編碼器方法進行計數(shù)的方式簡單可靠，且成本低，但存在一定的問題，齒輪齒條或光電編碼器不管在液壓桿上下移動時都會計數(shù)，這就要求由操作人員手動操作在液壓桿向下貫入的時候打開計數(shù)開關(guān)使齒輪齒條或光電編碼器計數(shù)，而在液壓桿向上移動時關(guān)閉計數(shù)開關(guān)使齒輪齒條或光電編碼器停止計數(shù)，這種方式為半自動計數(shù)方式。為了降低系統(tǒng)操作的復(fù)雜性，實現(xiàn)貫入深度的全自動計數(shù)，且方便深度測量裝置的隨時更換，本申請直接將深度編碼器9與貫入系統(tǒng)分離開來，其核心部件是拉繩位移傳感器。深度編碼器9發(fā)出的位移信號經(jīng)過輸入輸出串口39傳輸至上位機主控芯片37中，然后傳輸至數(shù)據(jù)采集計算機10中。在數(shù)據(jù)采集計算機10和上位機主控芯片37的控制下，當拉繩位移傳感器的拉繩伸長時，不記錄深度的變化；而當拉繩位移傳感器的拉繩縮短時，則記錄深度的變化，最終實現(xiàn)深度的全自動采集。

減摩桿6將貫入孔的直徑略微擴大，能夠在不影響錐尖阻力和側(cè)壁摩阻力測量的前提條件下，降低探頭周圍土體對探桿7的摩擦力，從而可以實現(xiàn)能耗更低、深度更大的貫入測試。可拆卸式導(dǎo)力環(huán)13將圓錐頭1受到的力傳遞給變形柱14，盡可能地避免造成側(cè)壁摩擦筒3的移動。錐尖阻力電橋15和貫入總阻力電橋16中的小應(yīng)變片均采用了繞變形柱呈縱向、橫向、縱向和橫向分布的排列方式，可以抵抗小應(yīng)變片信號之間的相互干擾，提高錐尖阻力和貫入總阻力的穩(wěn)定性和準確性。第一小孔18和第二小孔19用于引導(dǎo)探頭內(nèi)部導(dǎo)線的連接。第一防水密封圈20、第二防水密封圈21和第三防水密封圈23阻止地下水進入探頭內(nèi)部，避免電路發(fā)生短路。防土密封圈22防止土體堵塞在側(cè)壁摩擦筒3的尾端，一方面避免土進入探頭的電路中，另一方面提高側(cè)壁摩阻力測量結(jié)果的準確性。

底層采集板24上設(shè)置了底層微型電源調(diào)理器25，將同軸電纜11中兩根電源線提供的電壓分配給錐尖阻力分電源26、貫入總阻力分電源27和孔壓分電源28，然后分別給錐尖阻力電橋15、貫入總阻力電橋16和孔壓傳感器17供電，避免了不同元件之間的電流干擾，提高了測量結(jié)果的穩(wěn)定性。設(shè)置了傾斜儀30，實現(xiàn)了探頭在地下貫入時傾斜角度的測量，用于修正貫入深度的測量結(jié)果，同時便于控制探頭的貫入過程，避免傾斜過大導(dǎo)致探桿7的折斷。底層采集板24上內(nèi)置的溫度傳感器31實現(xiàn)探頭溫度的測量，用于溫度補償，提高測試結(jié)果的準確性。底層CAN接收發(fā)器35、上位機主控芯片37和上層CAN接收發(fā)器38將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為CAN信號進行傳輸和編碼，其優(yōu)勢在于：一方面，CAN總線傳輸技術(shù)允許對信號進行檢查和報錯的功能，從而能夠?qū)﹀e誤的測量信號進行識別；另一方面，CAN信號傳輸速度更快，抗干擾能力更強，發(fā)送的信息遭到破壞后可自動重發(fā)。因此，本發(fā)明的孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)可靠性可得到顯著提高。

錐尖阻力通過錐尖阻力電橋15獨立地測量得到，貫入總阻力通過錐尖阻力電橋15和貫入總阻力電橋16聯(lián)合測量得到。記圓錐頭1受到的阻力為F₁，圓錐頭底部橫截面積為A₁；側(cè)壁摩擦筒3與圓錐頭1受到的總阻力為F₂，側(cè)壁摩擦筒3的表面積為A₂。則側(cè)壁摩擦筒3受到的力為F₂–F₁，錐尖阻力q_c和側(cè)壁摩阻力f_s分別如下得到：

當需要在某個深度處進行地震波測試時，在指定的深度處停頓，然后在地表采用重錘敲擊等方式激發(fā)剪切波，由第一三分量檢波器29和第二三分量檢波器36分別檢測到時間信號。記兩個三分量檢波器之間的距離為L，檢測到的時間信號差為t，則在長度為L的深度間隔范圍內(nèi)，探頭周圍土體的剪切波速為v＝L/t。與下孔法的偽時間間隔方法相比，此方法利用了真實的深度間距和時間間隔，因此測得的剪切波速更加準確。且由于距離L可小于1m，測量結(jié)果更加精細。此兩個三分量檢波器同樣可以用于下孔法的偽時間間隔方法中，使用更加靈活方便。

本發(fā)明對國內(nèi)外孔壓靜力觸探測試系統(tǒng)的探頭和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行了全面的改進，合理設(shè)計了探頭的結(jié)構(gòu)和測量原理，對內(nèi)部電路系統(tǒng)進行了改良，使得靜力觸探技術(shù)能更準確、穩(wěn)定、可靠和全面地服務(wù)于巖土工程領(lǐng)域。