專利名稱：一種深層飽和砂土孔隙比現場測試裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種深層飽和砂土孔隙比現場測試裝置。
背景技術：
目前，國內現場測試飽和砂土孔隙比的通常采用探地雷達法，該方法利用高頻電磁波將寬帶短脈沖的形式由地面發射天線送入地下，利用地面接收天線接收反射信號，通過測定電磁波在土層中的傳播速度確定孔隙比。因為該方法的發射天線和接收天線均放置在地面，土對電磁波有衰減作用決定了電磁波在土中的傳播距離不能太長，所以該方法存在測量深度淺的缺點。國內尚無現場測試深層飽和砂土孔隙比的方法。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種深層飽和砂土孔隙比現場測試裝置，可以對任何深度的飽和砂土孔隙比進行測量。
本實用新型采用的技術方案如下深層飽和無粘性土孔隙比現場測試裝置，它包括三根等長平行排列的不銹鋼探針，其頂端均固定在環氧樹脂盒內并經同軸電纜與地面上的電磁波激發器和電磁波接收器連接，電磁波接收器與數據存儲器連接；其中1)三根等長平行排列的不銹鋼探針頂端均有小孔，用固定螺絲將焊片固定在不銹鋼探針頂端，同軸電纜內導體焊接于排列在中間的不銹鋼探針頂端的焊片上，同軸電纜外導體分別經導線連接于兩側的不銹鋼探針頂端的焊片上；2)在環氧樹脂盒頂端裝有預置鋼管，同軸電纜從鋼管中穿過，鋼管下端兩側有兩個小孔，導線從孔中引出分別與排列在兩側的不銹鋼探針頂端的焊片及同軸電纜外導體連接，并用柔性材料填充導線與孔之間的空隙；預置鋼管下端端部縱橫兩向焊接定位鋼片；預置鋼管上端用柔性材料填充同軸電纜與預置鋼管之間的空隙，并用環氧樹脂密封；預置鋼管和不銹鋼探針均固定于環氧樹脂盒中；3)兩端帶螺紋的連接鋼管經對接頭與預置于環氧樹脂盒中的預置鋼管和連接鋼管連接，可連續接長至設定長度；同軸電纜從連接鋼管和對接頭中穿過。
本實用新型具有的有益效果是通過采用上述方案，可以現場測量任何深度的飽和無粘性土孔隙比，且具有很好的抗壓性、抗拔性和防水性，具有原理明確、結構簡單、操作方便的特點。
圖1是本實用新型的結構原理示意圖；圖2是圖1的A-A剖面圖；圖3是同軸電纜與探針連接處同軸電纜端連接圖圖4是同軸電纜與探針連接處探針端連接圖；圖5是現場測試時的裝置原理圖。
圖中1、同軸電纜，2、連接鋼管，3、對接頭，4、預置鋼管，5、環氧樹脂盒，6、導線，7、焊片，8、固定螺絲，9、不銹鋼探針，10、同軸電纜內導體，11、同軸電纜外導體，12、同軸電纜護套，13、同軸電纜填充材料，14、縱橫兩向焊接定位鋼片，15、柔性填充材料，16、環氧樹脂，17、電磁波激發器、接收器，18、鉆孔成孔。
具體實施方式
如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，深層飽和砂土孔隙比的現場測試裝置，它包括可在現場插入深層飽和砂土中的三根等長平行排列的不銹鋼探針9，其頂端固定在環氧樹脂盒5內并經同軸電纜1與地面上的電磁波激發器、電磁波接收器17和數據存儲器連接；在環氧樹脂盒5頂端預置有帶螺紋鋁管4，可經對接頭3與長導管2連接。
如圖4所示，三根等長平行排列的不銹鋼探針9頂端均預留小孔，用固定螺絲8將焊片7固定在不銹鋼探針9頂端，同軸電纜內導體10焊接于排列在中間的不銹鋼探針頂端的焊片7上，同軸電纜外導體11經導線6連接于排列在兩側的不銹鋼探針頂端的焊片7上。
如圖1所示，在環氧樹脂盒5頂端預置有預置鋼管4，同軸電纜1從鋼管4中穿過，預置鋼管4下端兩側預留兩個小孔，導線6從孔中引出分別與排列在兩側的不銹鋼探針9頂端的焊片7及同軸電纜外導體11連接，并用柔性材料15填充導線6與孔之間的空隙；預置鋼管4上端用柔性材料15填充同軸電纜1與預置鋼管4之間的空隙，并用環氧樹脂16密封；鋼管和不銹鋼探針9均固定于環氧樹脂盒5中。
如圖1所示，兩端帶螺紋的連接鋼管2經對接頭3與預置于環氧樹脂盒中的預置鋼管4和連接鋼管2連接，可連續接長至所需長度；同軸電纜1從連接鋼管2和對接頭3中穿過。連接鋼管2和對接頭3端部應盡量光滑，以防同軸電纜1磨損。
如圖2所示，預置鋼管4下端端部的縱橫兩向焊接定位鋼片14可提高本測試裝置抗壓和抗拔性能。
測試探頭系統的防水處理是在預置鋼管4上端用柔性材料15填充同軸電纜1與預置鋼管4之間的空隙，并用環氧樹脂16密封，密封層要均勻，不宜太厚，不得有氣泡存在，以確保密封層的防水防潮性、韌性和抗老化性能。
如圖5所示，采用鉆機在土中鉆孔成孔18至設定深度，連接一定數量的連接鋼管2至相應長度以保證探針9完全插入飽和砂土中，將連接好的測試探頭插入，同軸電纜1上端與地面上的電磁波激發器、電磁波接收器17連接。反射信號經電磁波接受器接收并存儲到數據存儲器，由數據讀出該飽和砂土的介電常數εr，再根據下列公式求得該飽和砂土的孔隙比。
(2ΣiAi-3)ϵr2+(ΣiAiϵri+4ΣiAi+3)ϵr+2ΣiAiϵri=0]]>其中，變量Ai=ϵri-1ϵri+2vi,]]>εri分別為土顆粒介電常數εs和自由水介電常數εfw。vi分別為飽和砂土中土顆粒體積含量和孔隙率。
權利要求1.一種深層飽和砂土孔隙比現場測試裝置，它包括三根等長平行排列的不銹鋼探針(9)，其頂端均固定在環氧樹脂盒(5)內并經同軸電纜(1)與地面上的電磁波激發器和電磁波接收器連接，電磁波接收器與數據存儲器連接；其特征在于1)三根等長平行排列的不銹鋼探針(9)頂端均有小孔，用固定螺絲(8)將焊片(7)固定在不銹鋼探針(9)頂端，同軸電纜內導體(10)焊接于排列在中間的不銹鋼探針(9)頂端的焊片(7)上，同軸電纜外導體(11)分別經導線(6)連接于兩側的不銹鋼探針(9)頂端的焊片(7)上；2)在環氧樹脂盒(5)頂端裝有預置鋼管(4)，同軸電纜(1)從鋼管(4)中穿過，鋼管(4)下端兩側有兩個小孔，導線(6)從孔中引出分別與排列在兩側的不銹鋼探針(9)頂端的焊片(7)及同軸電纜外導體(11)連接，并用柔性材料(15)填充導線(6)與孔之間的空隙；預置鋼管(4)下端端部縱橫兩向焊接定位鋼片(14)；預置鋼管(4)上端用柔性材料(15)填充同軸電纜(1)與預置鋼管(4)之間的空隙，并用環氧樹脂(16)密封；預置鋼管(4)和不銹鋼探針(9)均固定于環氧樹脂盒(5)中；3)兩端帶螺紋的連接鋼管(2)經對接頭(3)與預置于環氧樹脂盒中的預置鋼管(4)和連接鋼管(2)連接，可連續接長至設定長度；同軸電纜(1)從連接鋼管(2)和對接頭(3)中穿過。
專利摘要本實用新型公開了一種深層飽和砂土孔隙比現場測試裝置。包括在現場深層土體中插入探頭，其三根等長平行排列的不銹鋼探針插入土中，不銹鋼探針頂端固定于環氧樹脂內并與同軸電纜連接。探頭經預置于其頂部的帶螺紋鋼管與導管連接至地面。同軸電纜另一端與電磁波激發器和電磁波接收器連接；電磁波接收器與數據存儲器連接。本實用新型可以現場測量任何深度的飽和無粘性土孔隙比，且具有很好的抗壓性、抗拔性和防水性，具有原理明確、結構簡單、操作方便的特點。
文檔編號G01V3/00GK2837832SQ20052001450
公開日2006年11月15日 申請日期2005年8月30日 優先權日2005年8月30日
發明者陳云敏, 梁志剛, 馮衛, 陳仁朋, 陳赟, 張泉芳 申請人:浙江大學