專利名稱：用于微型靜力觸探儀的探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于微型靜力觸探儀的探頭。
背景技術(shù)：
在電力輸電工程建設(shè)中，都要對(duì)將建的電力輸電工程設(shè)施所在的巖土勘察，提取巖土相關(guān)數(shù)據(jù)，來(lái)為工程建設(shè)服務(wù)。
輸電線路巖土工程勘察存在以下幾個(gè)特點(diǎn)1)空間跨度大每條輸電線路從幾公里到上百公里，空間跨度大，作業(yè)范圍廣；2)作業(yè)點(diǎn)位多通常輸電線路依照電壓等級(jí)和地形限制每公里有數(shù)基塔位，一條輸電線路有幾十上百塔位，每基塔位需要單獨(dú)提供地基土巖土工程參數(shù)，工作量大；3)巖土工程條件復(fù)雜一條輸電線路通?？缭蕉喾N地形地貌，巖土工程條件種類紛繁復(fù)雜，每?jī)蓚€(gè)相鄰勘探點(diǎn)距離至少上百米。4)外業(yè)工作時(shí)間相對(duì)較短且方法不完備，尤其是220kV及以下輸電工程，外業(yè)時(shí)間周期較短，且規(guī)程要求同一地貌單元每3飛基布置一個(gè)勘探點(diǎn)，其本身缺乏一定嚴(yán)謹(jǐn)性。
目前巖土勘察手段主要有人工小螺紋鉆、探坑、靜力觸探和鉆探等方法，大范圍普查可用到物探的方法。施工圖階段桿塔位定位后，巖土工程勘察一般采用人工小螺紋鉆為主，輔以靜力觸探和鉆機(jī)鉆探。靜力觸探主要采用2T/3T輕便型靜力觸探機(jī)，少數(shù)采用IOT 靜力觸探機(jī)。鉆探則多數(shù)采用30型、50型、100型輕便工程鉆機(jī)。其中在電力線路方面應(yīng)用中探坑多用于山區(qū)，IOT靜力觸探多用于重要跨越、高負(fù)荷塔，鉆機(jī)鉆探多用于重要跨越、 高負(fù)荷塔，以及其他手段不能完成的地區(qū)，這三種應(yīng)用的相對(duì)較少，目前以人工小螺紋鉆， 2T/3T靜力觸探最為廣泛。
人工小螺紋鉆輕便、操作簡(jiǎn)單，對(duì)土描述直觀，工作進(jìn)度相對(duì)較快，對(duì)場(chǎng)地要求低， 2T/3T靜力觸探較為輕便，客觀數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，連續(xù)記載土層變化情況，場(chǎng)地要求相對(duì)較低。但是這兩種勘探手段還是存在缺點(diǎn)。
目前開(kāi)展架空線路巖土勘察的模式為以電氣、結(jié)構(gòu)、測(cè)量、巖土各專業(yè)組成工作小組，在選線、定位同時(shí)開(kāi)展巖土工程勘察。一般平原、崗地、階地、山區(qū)提資深度在5m，故主要以人工小螺紋鉆為主要勘察手段。但存在幾個(gè)弊端一是沒(méi)有客觀數(shù)據(jù)來(lái)判定地基土工程參數(shù)；二是盡管人工小螺紋鉆操作施工較快，還是不能與電力架空線路小組進(jìn)度匹配。 三是勘察深度有限，需要工作人員稍多
目前最輕便的2T輕便靜力觸探儀的探頭為錐面積為10mm2，長(zhǎng)度約為200mm，需要一套復(fù)雜的三級(jí)變速機(jī)構(gòu)，故使整體笨重，需要4名熟練工人操作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述已有技術(shù)中存在的不足之處，提供了一種用于微型靜力觸探儀的探頭，以降低觸探儀的體積和重量、使得觸探儀能夠小型化。
本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題，提供了一種用于微型靜力觸探儀的探頭。
用于微型靜力觸探儀的探頭，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，包括外筒、應(yīng)變筒、導(dǎo)力桿和錐頭；所述外筒為兩端開(kāi)口的圓筒體，外筒的內(nèi)筒壁的兩端均設(shè)有內(nèi)螺紋，所述應(yīng)變筒設(shè)于所述外筒的內(nèi)腔之中；所述應(yīng)變筒為一端封閉而另一端開(kāi)口的圓筒體，所述應(yīng)變筒的開(kāi)口一端的外周面上設(shè)置有與外筒的內(nèi)筒壁的內(nèi)螺紋相匹配的外螺紋，所述應(yīng)變筒的筒壁上設(shè)置有應(yīng)變片；所述導(dǎo)力桿為圓柱體，導(dǎo)力桿的下端的外周面設(shè)有外螺紋，所述導(dǎo)力桿的外周面上還設(shè)有限位凸臺(tái)；所述導(dǎo)力桿的上端插入于所述應(yīng)變筒的內(nèi)腔之中，所述導(dǎo)力桿的下端的螺紋段伸出于所述外筒和所述應(yīng)變筒之外；所述錐頭開(kāi)設(shè)有內(nèi)階梯孔，所述內(nèi)階梯孔的下端為內(nèi)螺紋孔；所述錐頭設(shè)于所述外筒的下方，且錐頭以其內(nèi)螺紋孔與所述導(dǎo)力桿下端的螺紋段相配合的方式固定于導(dǎo)力桿的下端部；所述外筒的下端設(shè)有螺塞，所述應(yīng)變筒的限位凸臺(tái)的下表面與所述螺塞的頂面相抵接。本發(fā)明的用于微型靜力觸探儀的探頭還具有以下技術(shù)特點(diǎn)。所述應(yīng)變筒的筒壁上還設(shè)有應(yīng)變補(bǔ)償片。所述應(yīng)變筒的筒壁上設(shè)有兩個(gè)應(yīng)變片和兩個(gè)應(yīng)變補(bǔ)償片。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在本發(fā)明的用于微型靜力觸探儀的探頭，由于采用了外筒、應(yīng)變筒、導(dǎo)力桿螺塞和錐頭等組件構(gòu)成探頭，在應(yīng)變筒上設(shè)置應(yīng)變片和應(yīng)變補(bǔ)償片，可以將探頭整體的重量和體積小型化，而使得靜力觸探儀能夠小型化，從而便于在野外進(jìn)行探測(cè)施工。鉆探時(shí)，當(dāng)錐頭進(jìn)入土中受到地基土的推力F，會(huì)傳導(dǎo)給導(dǎo)力桿，導(dǎo)力桿通過(guò)小球傳遞給應(yīng)變筒，從而把推應(yīng)力變?yōu)槔瓚?yīng)力，在拉應(yīng)力作用下，應(yīng)變筒筒壁發(fā)生微小應(yīng)變，該微小應(yīng)變?cè)趹?yīng)變筒彈性應(yīng)變范圍內(nèi)，故應(yīng)變?yōu)榫€性應(yīng)變，應(yīng)變片會(huì)將該微小應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變換，從而通過(guò)儀器解讀記錄，從而得到地基土阻力值。通過(guò)這樣的優(yōu)化，滿足線路地基土參數(shù)要求。考慮到系統(tǒng)的耐用及耐磨性，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)于關(guān)鍵部位，如探頭外壁筒，錐頭等，可采用更加耐磨的合金材料，以提聞系統(tǒng)使用壽命。本發(fā)明的用于微型靜力觸探儀的探頭，具有能降低靜力觸探儀的重量和體積、使得靜力觸探儀能夠小型化、攜帶方便且可極大提高探測(cè)的工作效率等優(yōu)點(diǎn)。
圖I為本發(fā)明的用于微型靜力觸探儀的探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的探頭的外筒的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的探頭的應(yīng)變筒的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明的探頭的導(dǎo)力桿的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明的探頭的錐頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明的探頭的螺塞的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖I 附圖6中標(biāo)號(hào)1外筒，2應(yīng)變筒，3導(dǎo)力桿，31限位凸臺(tái)，4錐頭，41內(nèi)階梯孔，5螺塞，6應(yīng)變片，7應(yīng)變補(bǔ)償片，8導(dǎo)線。以下通過(guò)具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式參加圖I 圖6，用于微型靜力觸探儀的探頭，包括外筒I、應(yīng)變筒2、導(dǎo)力桿3和錐頭4 ;所述外筒I為兩端開(kāi)口的圓筒體，外筒I的內(nèi)筒壁的兩端均設(shè)有內(nèi)螺紋，所述應(yīng)變
4筒設(shè)于所述外筒I的內(nèi)腔之中；所述應(yīng)變筒2為一端封閉而另一端開(kāi)口的圓筒體，所述應(yīng)變筒2的開(kāi)口一端的外周面上設(shè)置有與外筒I的內(nèi)筒壁的內(nèi)螺紋相匹配的外螺紋，所述應(yīng)變筒2的筒壁上設(shè)置有應(yīng)變片6 ;所述導(dǎo)力桿3為圓柱體，導(dǎo)力桿3的下端的外周面設(shè)有外螺紋，所述導(dǎo)力桿3的外周面上還設(shè)有限位凸臺(tái)31 ;所述導(dǎo)力桿3的上端插入于所述應(yīng)變筒2 的內(nèi)腔之中，所述導(dǎo)力桿3的下端的螺紋段伸出于所述外筒I和所述應(yīng)變筒2之外；所述錐頭4開(kāi)設(shè)有內(nèi)階梯孔41，所述內(nèi)階梯孔41的下端為內(nèi)螺紋孔；所述錐頭4設(shè)于所述外筒I 的下方，且錐頭4以其內(nèi)螺紋孔與所述導(dǎo)力桿3下端的螺紋段相配合的方式固定于導(dǎo)力桿 3的下端部；所述外筒I的下端設(shè)有螺塞5，所述應(yīng)變筒2的限位凸臺(tái)31的下表面與所述螺塞5的頂面相抵接。
所述應(yīng)變筒2的筒壁上還設(shè)有應(yīng)變補(bǔ)償片7。
所述應(yīng)變筒2的筒壁上設(shè)有兩個(gè)應(yīng)變片6和兩個(gè)應(yīng)變補(bǔ)償片7。
應(yīng)變筒設(shè)于外筒之內(nèi)且通過(guò)螺紋連接與所述外筒相配合，應(yīng)變筒下端的外螺紋與外筒下部的內(nèi)螺紋相配合，應(yīng)變筒開(kāi)口向下。導(dǎo)力桿上半部分伸入所述應(yīng)變筒的內(nèi)腔中，下半部分的一部分位于外筒的內(nèi)腔中，一部分伸出外筒之外，伸出外筒之外的部分為導(dǎo)力桿的螺紋段，該螺紋段與錐頭的內(nèi)螺紋相配合，使得錐頭能夠與導(dǎo)力桿之間相固定。螺塞旋入外筒的下端，與外筒最下端的內(nèi)螺紋相匹配。導(dǎo)力桿也從螺塞中穿過(guò)，導(dǎo)力桿的限位凸臺(tái)恰好卡在螺塞的上方，螺塞可以避免導(dǎo)力桿從應(yīng)變筒中脫落。螺塞的下半部分嵌入于錐頭的內(nèi)階梯孔的上半部分直徑較大的孔內(nèi)。應(yīng)變片貼在應(yīng)變筒的表面上，用于感知錐頭和導(dǎo)力桿傳遞的外部壓力。經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)應(yīng)變片輸出的信號(hào)變化，可檢測(cè)到探頭的外部壓力大小。
探頭及探桿材料選擇低碳合金鋼材料。探頭的應(yīng)變片選擇BF350型應(yīng)變片，其基底為改性酚醛；柵絲為康銅(含40%鎳，I. 5%錳的銅合金)；全封閉結(jié)構(gòu)；可同時(shí)實(shí)現(xiàn)溫度自補(bǔ)償和蠕變自補(bǔ)償。應(yīng)變片為四橋設(shè)計(jì)，貼在應(yīng)變筒上，用來(lái)測(cè)量應(yīng)變筒的微小變化，其中兩片為應(yīng)變傳感器，兩片為參數(shù)補(bǔ)償片，由于應(yīng)變筒直徑僅為5. 4_，故選擇應(yīng)變傳感器水平對(duì)置，參數(shù)補(bǔ)償片水平對(duì)置，且兩組置于相鄰的水平位置。探頭內(nèi)導(dǎo)線8采用O. 2_耐磨漆包線，通過(guò)導(dǎo)線8將應(yīng)變片和應(yīng)變補(bǔ)償片與觸探儀的主控制器或主機(jī)相連接，由主控制器或主機(jī)檢測(cè)應(yīng)變片的信號(hào)變化并進(jìn)行處理和顯示。
鉆探時(shí)，當(dāng)錐頭進(jìn)入土中受到地基土的推力F，會(huì)傳導(dǎo)給導(dǎo)力桿，導(dǎo)力桿通過(guò)小球傳遞給應(yīng)變筒，從而把推應(yīng)力變?yōu)槔瓚?yīng)力，在拉應(yīng)力作用下，應(yīng)變筒筒壁發(fā)生微小應(yīng)變，該微小應(yīng)變?cè)趹?yīng)變筒彈性應(yīng)變范圍內(nèi)，故應(yīng)變?yōu)榫€性應(yīng)變，應(yīng)變片會(huì)將該微小應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變換，從而通過(guò)儀器解讀記錄，從而得到地基土阻力值。通過(guò)這樣的優(yōu)化，滿足線路地基土參數(shù)要求。考慮到系統(tǒng)的耐用及耐磨性，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)于關(guān)鍵部位，如探頭外壁筒，錐頭等，可采用更加耐磨的合金材料，以提高系統(tǒng)使用壽命。
本發(fā)明的小型化的探頭，摒棄了傳統(tǒng)探頭粗笨，勘探深度可以滿足絕大部分線路勘察，故可以極大提高工作效率。由該微型靜力觸探探頭構(gòu)成的觸探設(shè)備便攜、快捷、指標(biāo)量化，除可用于架空線路的巖土工程勘察以外，在其他諸多領(lǐng)域也都有廣泛、重要的用途。
本發(fā)明的小型化的探頭，可用于以下幾個(gè)方面1)與電力架空線路類似的電纜、光纜、地下管線等工程的巖土工程勘探；2)建(構(gòu))筑物區(qū)有明顯暗塘、暗溝、淺層軟弱夾層等不良地質(zhì)作用，以用來(lái)查清其分布范圍，發(fā)育狀況；3)需要坑探、槽探時(shí)，作為輔助手段提供量化數(shù)據(jù)支持；4)地基驗(yàn)槽更直觀，準(zhǔn)確的判斷基坑地基土情況。
權(quán)利要求
1.用于微型靜力觸探儀的探頭，其特征是，包括外筒(I)、應(yīng)變筒(2)、導(dǎo)力桿(3)和錐頭(4);所述外筒(I)為兩端開(kāi)口的圓筒體，外筒(I)的內(nèi)筒壁的兩端均設(shè)有內(nèi)螺紋，所述應(yīng)變筒設(shè)于所述外筒(I)的內(nèi)腔之中；所述應(yīng)變筒(2)為一端封閉而另一端開(kāi)口的圓筒體，所述應(yīng)變筒(2)的開(kāi)口一端的外周面上設(shè)置有與外筒(I)的內(nèi)筒壁的內(nèi)螺紋相匹配的外螺紋，所述應(yīng)變筒(2)的筒壁上設(shè)置有應(yīng)變片(6);所述導(dǎo)力桿(3)為圓柱體，導(dǎo)力桿(3)的下端的外周面設(shè)有外螺紋，所述導(dǎo)力桿(3)的外周面上還設(shè)有限位凸臺(tái)(31);所述導(dǎo)力桿(3)的上端插入于所述應(yīng)變筒(2)的內(nèi)腔之中，所述導(dǎo)力桿(3)的下端的螺紋段伸出于所述外筒(I)和所述應(yīng)變筒(2)之外；所述錐頭(4)開(kāi)設(shè)有內(nèi)階梯孔(41)，所述內(nèi)階梯孔(41)的下端為內(nèi)螺紋孔。
所述錐頭(I)設(shè)于所述外筒(I)的下方，且錐形頭(4)以其內(nèi)螺紋孔與所述導(dǎo)力桿(3)下端的螺紋段相配合的方式固定于導(dǎo)力桿(3)的下端部；所述外筒(I)的下端設(shè)有螺塞(5)，所述應(yīng)變筒(2)的限位凸臺(tái)(31)的下表面與所述螺塞(5)的頂面相抵接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微型靜力觸探儀，其特征是，所述應(yīng)變筒(2)的筒壁上還設(shè)有應(yīng)變補(bǔ)償片(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于微型靜力觸探儀的探頭，其特征是，所述應(yīng)變筒(2)的筒壁上設(shè)有兩個(gè)應(yīng)變片(6)和兩個(gè)應(yīng)變補(bǔ)償片(6)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于微型靜力觸探儀的探頭，外筒為兩端開(kāi)口的圓筒體，外筒的內(nèi)筒壁的兩端均設(shè)有內(nèi)螺紋，應(yīng)變筒設(shè)于外筒的內(nèi)腔之中；應(yīng)變筒的開(kāi)口一端的外周面上設(shè)置有與外筒的內(nèi)筒壁的內(nèi)螺紋相匹配的外螺紋，應(yīng)變筒的筒壁上設(shè)置有應(yīng)變片；導(dǎo)力桿的下端的外周面設(shè)有外螺紋，導(dǎo)力桿的外周面上還設(shè)有限位凸臺(tái)；導(dǎo)力桿的上端插入于應(yīng)變筒的內(nèi)腔之中；錐頭開(kāi)設(shè)有內(nèi)階梯孔；錐頭設(shè)于外筒的下方；外筒的下端設(shè)有螺塞，應(yīng)變筒的限位凸臺(tái)的下表面與螺塞的頂面相抵接。本發(fā)明的用于微型靜力觸探儀的探頭，具有能降低靜力觸探儀的重量和體積、使得靜力觸探儀能夠小型化、攜帶方便且可極大提高探測(cè)的工作效率等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E02D1/00GK102926370SQ20121045840
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者劉瑞 申請(qǐng)人:安徽華電工程咨詢?cè)O(shè)計(jì)有限公司