本實(shí)用新型屬于原位動力觸探，特別是涉及一種動力觸探測試的孔內(nèi)錘擊裝置。

背景技術(shù)：

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和圓錐動探試驗(yàn)是原位動力觸探常用的測試方法，其主要設(shè)備包括標(biāo)準(zhǔn)貫入器或動探頭、觸探桿和穿心錘，常用穿心錘錘重63.5kg，自由落距76cm。

上述動力觸探試驗(yàn)通常采用地面自由落錘方式，作業(yè)過程中穿心錘始終在地面以上，錘擊能量通過觸探桿傳遞到標(biāo)準(zhǔn)貫入器或動探頭。

當(dāng)測試深度較深時(shí)，由于觸探桿變形彎曲或者觸探桿與孔壁摩擦都會導(dǎo)致錘擊能量的損耗，致使傳遞到標(biāo)準(zhǔn)貫入器或動探頭的能量與地面上的錘擊能量發(fā)生變化，造成測試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，因此在后期數(shù)據(jù)整理過程中需要進(jìn)行桿長修正。如果標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)或圓錐動探試驗(yàn)是在地下水位以下進(jìn)行，則還需要進(jìn)行地下水影響的修正。

除此之外，現(xiàn)行規(guī)范中只規(guī)定上述動力觸探試驗(yàn)適用于20米深度范圍內(nèi)，極大地限制了動力觸探試驗(yàn)的應(yīng)用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而公開一種動力觸探測試的孔內(nèi)錘擊裝置。

本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的采取以下技術(shù)方案：孔內(nèi)錘擊裝置，包括觸探桿、由管路依次連接的泥漿泵、泥漿脈沖發(fā)生器和壓力表，其特征在于：泥漿脈沖發(fā)生器輸出管路與觸探桿連通，孔內(nèi)錘擊裝置設(shè)有由外筒體、連接外筒體上端的觸探桿接頭和連接外筒體下端的帶有中心孔的底座構(gòu)成的外套，底座支撐有內(nèi)筒體和位于內(nèi)筒體中的錘墊，錘墊上表面中心設(shè)有導(dǎo)桿，錘墊下表面設(shè)有與底座中心孔相銜接的傳力桿，傳力桿下端與標(biāo)準(zhǔn)貫入器或動探頭相連接，內(nèi)筒體、導(dǎo)桿 和傳力桿同軸心，所述導(dǎo)桿是由底部的大直徑桿、上部的小直徑桿和連接大直徑桿與小直徑桿的變徑桿構(gòu)成，錘墊支撐有孔內(nèi)穿心錘，孔內(nèi)穿心錘的重力勢能分別與運(yùn)行在地面以上穿心錘的重力勢能相同，提升到位狀態(tài)的孔內(nèi)穿心錘其錘底至錘墊所對應(yīng)的導(dǎo)桿長度是其自由落距，孔內(nèi)穿心錘的外圓面與內(nèi)筒體內(nèi)壁滑配合，所述內(nèi)筒體上部由上至下依次設(shè)有驅(qū)動器、電池和直線電動機(jī)，所述內(nèi)筒體上端與驅(qū)動器邊沿之間設(shè)有密封圈，驅(qū)動器控制端連接于直線電動機(jī)與電池之間的電源線，直線電動機(jī)設(shè)有鋼絲繩吊掛的吊環(huán)，吊環(huán)與孔內(nèi)穿心錘的中心孔上端內(nèi)凸沿之間設(shè)有間隔，所述吊環(huán)在其圓周面對稱分布雙滾珠式自動卡鎖、解鎖機(jī)構(gòu)，下降到位狀態(tài)時(shí)的吊環(huán)其自動卡鎖、解鎖機(jī)構(gòu)的外側(cè)滾珠與孔內(nèi)穿心錘中心孔上端內(nèi)凸沿的底側(cè)相接合，內(nèi)側(cè)滾珠與導(dǎo)桿的大直徑桿部分相接合，提升狀態(tài)下的吊環(huán)與導(dǎo)桿的小直徑桿部分對應(yīng)時(shí)，其自動卡鎖、解鎖機(jī)構(gòu)的內(nèi)側(cè)滾珠與導(dǎo)桿的小直徑桿部分相接合，外側(cè)滾珠與穿心錘中心孔上端內(nèi)凸沿的底側(cè)相脫離。

本實(shí)用新型還可以采取以下技術(shù)措施：

所述內(nèi)筒體底端與底座的環(huán)形支座相固定，其接合部設(shè)有密封圈。

所述外套的外筒體與內(nèi)筒體之間設(shè)有過水環(huán)，底座設(shè)有過水孔。

所述孔內(nèi)穿心錘錘重10kg，自由落距0.5米。

所述孔內(nèi)穿心錘錘重15kg，自由落距3.217米。

本實(shí)用新型的有益效果和優(yōu)點(diǎn)是：本裝置以孔內(nèi)錘擊裝置替代現(xiàn)有常用動力觸探試驗(yàn)的地面自由落錘裝置。由于受鉆孔內(nèi)使用的直線電動機(jī)拉力因素的限制，其拉力最大僅有15kg，為此本裝置依據(jù)重力勢能表達(dá)式：Ep＝mgh，使孔內(nèi)穿心錘與工作在地面以上的除超重型動力觸探穿心錘(錘重120kg)以外的穿心錘重力勢能相同，式中Ep為重力勢能，常用m為穿心錘質(zhì)量(kg)，g為重力系數(shù)(N/kg)，h為穿心錘距離錘墊的高度(m)。

地面上除超重型動力觸探穿心錘以外的常用穿心錘錘重分別為輕型10kg和重型63.5kg。

如果孔內(nèi)穿心錘錘重為10kg，用于輕型動力觸探測試其自由落 距仍為0.5米。

如果孔內(nèi)穿心錘錘重為15kg，用于標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和重型圓錐動探試驗(yàn)時(shí)，按照重力勢能表達(dá)式計(jì)算其自由落距應(yīng)為3.217米。

本裝置的觸探桿不傳遞錘擊力，較徹底的解決了因觸探桿變形彎曲或者觸探桿與孔壁摩擦導(dǎo)致的錘擊能量損耗，保證了測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，因此在后期數(shù)據(jù)整理過程中不需要進(jìn)行桿長修正。

本裝置的孔內(nèi)錘擊裝置設(shè)置針對穿心錘提升機(jī)構(gòu)的密封結(jié)構(gòu)，因此在地下水位以下進(jìn)行動力觸探測試時(shí)其測試數(shù)據(jù)也不需要進(jìn)行地下水影響的修正。本發(fā)明以現(xiàn)有泥漿脈沖裝置作為孔內(nèi)錘擊裝置的啟動信號，具有操作方便可靠的特點(diǎn)。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便和測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠的突出優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

附圖1是本裝置實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2是孔內(nèi)錘擊裝置結(jié)構(gòu)示意圖之一。

附圖3是孔內(nèi)錘擊裝置結(jié)構(gòu)示意圖之二。

附圖4是吊環(huán)雙滾珠自動卡鎖、解鎖機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記：1動探頭，2孔內(nèi)錘擊裝置，2-1觸探桿接頭，2-2外筒體，2-3底座，2-3-1過水孔，2-3-2環(huán)形支座，2-4傳力桿，2-5錘墊，2-6穿心錘，2-7導(dǎo)桿，2-8內(nèi)筒體，2-9吊環(huán)，2-9-1雙滾珠式自動卡鎖、解鎖機(jī)構(gòu)，2-9-1a限位管，2-9-1b內(nèi)側(cè)滾珠，2-9-1c外側(cè)滾珠，2-9-1d孔槽，2-10鋼絲繩，2-11直線電動機(jī)，2-12電池，2-13驅(qū)動器，2-14密封圈，2-15過水環(huán)，3觸探桿，4泥漿泵，5泥漿脈沖發(fā)生器，6壓力表，7水龍頭，8錘擊計(jì)數(shù)器，9深度記錄儀。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。

如圖1所示，本孔內(nèi)錘擊裝置是在地面設(shè)置由管路依次連接的泥漿泵4、泥漿脈沖發(fā)生器5和壓力表6，泥漿脈沖發(fā)生器5輸出管路通過水龍頭7與觸探桿3連通。

在觸探桿3與動探頭1或標(biāo)準(zhǔn)貫入器之間設(shè)置孔內(nèi)錘擊裝置2。

底座2-3支撐有內(nèi)筒體和位于內(nèi)筒體中的錘墊2-5，錘墊2-5上表面設(shè)有導(dǎo)桿2-7，錘墊2-5下表面設(shè)有與底座中心孔相銜接的傳力 桿2-4，傳力桿下端與動探頭1或標(biāo)準(zhǔn)貫入器螺紋連接，內(nèi)筒體2-8、導(dǎo)桿2-7和傳力桿2-4同軸心。

導(dǎo)桿2-7是由底部的大直徑桿、上部的小直徑桿和連接大直徑桿與小直徑桿的變徑桿構(gòu)成，錘墊2-5支撐有穿心錘2-6，穿心錘的外圓面與內(nèi)筒體2-8內(nèi)壁滑配合并使之垂直運(yùn)動。

內(nèi)筒體2-8上部由上至下依次設(shè)有驅(qū)動器2-13、電池2-12和直線電動機(jī)2-11，內(nèi)筒體2-8上端設(shè)置的內(nèi)凸沿與驅(qū)動器2-13邊沿之間設(shè)有密封圈2-14。驅(qū)動器2-13控制端連接于直線電動機(jī)2-11與電池2-12之間的電源線。

直線電動機(jī)2-11下端設(shè)有由對稱設(shè)置的鋼絲繩2-10吊掛的吊環(huán)2-9，吊環(huán)2-9與穿心錘2-6的中心孔上端內(nèi)凸沿之間設(shè)有間隔。

如圖3、4所示，吊環(huán)2-9圓周面對稱分布四個(gè)現(xiàn)有技術(shù)中的雙滾珠式自動卡鎖、解鎖機(jī)構(gòu)2-9-1，該機(jī)構(gòu)由雙滾珠即內(nèi)側(cè)滾珠2-9-1b和外側(cè)滾珠2-9-1c和容納雙滾珠的孔槽2-9-1d組成，孔槽外端口的寬度小于外側(cè)滾珠直徑，內(nèi)側(cè)滾珠由限位管2-9-1a限位。在圖1泥漿脈沖發(fā)生器5為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，吊環(huán)2-9與導(dǎo)桿2-7的小直徑桿部分對應(yīng)，外側(cè)滾珠位于內(nèi)側(cè)滾珠外側(cè)的孔槽2-9-1d槽底。

當(dāng)泥漿脈沖發(fā)生器5啟動后，吊環(huán)2-9下降，在下降過程中內(nèi)側(cè)滾珠2-9-1b通過導(dǎo)桿2-7的變徑桿與大直徑桿接觸使外側(cè)滾珠2-9-1c外移，并且外側(cè)滾珠外移的部分大于吊環(huán)與穿心錘2-6的中心孔上端內(nèi)凸沿之間間隔距離。當(dāng)?shù)醐h(huán)2-9繼續(xù)下降進(jìn)入穿心錘2-6中心孔時(shí)，外側(cè)滾珠2-9-1c受穿心錘中心孔上端內(nèi)凸沿的阻擋而在孔槽2-9-1d中上移至c，的位置，使吊環(huán)順利進(jìn)入穿心錘中心孔。當(dāng)外側(cè)滾珠2-9-1c通過穿心錘2-6的中心孔上端內(nèi)凸沿即吊環(huán)下降到位后，該內(nèi)凸沿的底部為外側(cè)滾珠回落提供了空間，此時(shí)雙滾珠式自動卡鎖、解鎖機(jī)構(gòu)成為卡鎖狀態(tài)，即吊環(huán)通過雙滾珠與穿心錘為卡鎖連接。在直線電動機(jī)2-11自動反向運(yùn)動時(shí)吊環(huán)帶動穿心錘進(jìn)入提升狀態(tài)，當(dāng)?shù)醐h(huán)與導(dǎo)桿的小直徑桿部分對應(yīng)時(shí)，其自動卡鎖、解鎖機(jī)構(gòu)的內(nèi)側(cè)滾珠2-9-1b與導(dǎo)桿2-7的小直徑桿部分相接合，外側(cè)滾珠2-9-1c受穿心錘中心孔上端內(nèi)凸沿的擠壓而與其底側(cè)脫離，此時(shí)穿心錘2-6自動解鎖下落。

實(shí)施例的孔內(nèi)穿心錘錘重為10kg，在用于輕型圓錐動探試驗(yàn)時(shí)， 提升到位的孔內(nèi)穿心錘其錘底至錘墊所對應(yīng)的導(dǎo)桿長度是其自由落距，自由落距為0.5米。

錘重為15kg的孔內(nèi)穿心錘，用于標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和重型圓錐動探試驗(yàn)時(shí)，提升到位的孔內(nèi)穿心錘其錘底至錘墊所對應(yīng)的導(dǎo)桿長度是其自由落距，自由落距為3.217米。

如圖1所示實(shí)施例的使用方法如下：

S1：利用鉆具鉆至試驗(yàn)土層標(biāo)高以上15cm處，清除殘土；清孔時(shí)，應(yīng)避免試驗(yàn)土層受到擾動。

S2：檢查標(biāo)準(zhǔn)貫入器或動探頭與孔內(nèi)錘擊裝置、孔內(nèi)錘擊裝置與觸探桿是否連接好，然后將標(biāo)準(zhǔn)貫入器或動探頭及孔內(nèi)錘擊裝置放入孔內(nèi)，避免沖擊孔底，并保持所述連接的垂直度；標(biāo)準(zhǔn)貫入器或動探頭放入孔底后，通過深度記錄儀9測定標(biāo)準(zhǔn)貫入器或動探頭所在深度，并保證孔底殘土厚度不大于10cm。

S3：開啟泥漿泵，調(diào)節(jié)脈沖發(fā)生器，孔內(nèi)錘擊裝置中的驅(qū)動器接收到脈沖信號即接通直線電動機(jī)電池電源，穿心錘通過直線電動機(jī)等結(jié)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)或圓錐動探試驗(yàn)，通過錘擊計(jì)數(shù)器8記錄錘擊數(shù)，通過深度記錄儀9記錄錘擊后深度。錘擊計(jì)數(shù)器8和深度記錄儀9的連接使用同于現(xiàn)有技術(shù)。

S4：測試完畢后，關(guān)閉泥漿脈沖發(fā)生器及泥漿泵，提出孔內(nèi)錘擊裝置以及標(biāo)準(zhǔn)貫入器或動探頭。

S5：重復(fù)S1～S4步驟，進(jìn)行下一深度的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)或圓錐動探試驗(yàn)，直至所需深度。