一种标准贯入试验自动计数装置及方法与流程

1.本技术涉及工程地质技术领域，具体而言，涉及一种标准贯入试验自动计数装置及方法。


背景技术：

2.在勘察砂或者粘性土的地基承载力时，多采用标准贯入试验等原位测试方法。标准贯入试验是动力触探的一种，它是利用63.5kg的穿心锤，以76cm的高度自由落下将钻杆打入钻孔底部土体，并记录将钻杆打入土体预设深度时的锤击次数，将锤击次数称为标准贯入击数n，根据标准贯入击数n分析土层的变化和土体的工程性质。
3.目前标准贯入试验的标准贯入击数n多通过人工来统计，容易产生计数错误致使对土体的分析结果不准确等问题。
4.因此，亟需提出一种标准贯入试验自动计数装置及方法。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的在于提供一种标准贯入试验自动计数装置及方法，其解决了人工来统计容易产生的计数错误致使对土体结果分析不准确的问题，有效提高标准贯入试验结果的准确性。
6.第一方面，提供了一种标准贯入试验自动计数装置，包括：
7.触探杆，具有预设长度，包括被穿心锤击入土体的触探端和远离土体的自由端；
8.框体，以第一侧面为安装面固定在所述触探杆的自由端；
9.震动传感器，靠近所述触探杆的自由端固定在所述框体的第一侧面内，所述震动传感器用于检测所述触探杆在发生震荡时的震动强度；
10.信号处理模块，靠近所述震动传感器固定在所述框体的第二侧面内，所述信号处理模块内设预设震动阈值，用于将震动传感器内检测到的震动强度与预设震动阈值对比，自动记录下大于预设震动阈值的震动强度和震动次数，并将触探杆被击入土体预设深度时的震动次数记录为标准贯入击数n；
11.数据存储器，靠近所述信号处理模块固定在所述框体的第三侧面内，用于存储所述信号处理模块记录下的震动强度和标准贯入击数n；
12.数据传输模块，靠近所述数据存储器固定在所述框体的第四侧面内，用于提取并传输出所述数据存储器内存储的数据。
13.在一种实施方案中，所述触探杆的自由端设有球体结构，所述框体的第一侧面的安装区域内凹为用于与所述球体结构贴合的弧形凹槽。
14.在一种实施方案中，所述弧形凹槽与所述球体结构贴合后通过焊接固定，所述震动传感器固定在所述弧形凹槽上。
15.在一种实施方案中，所述框体的第四侧面的面板为可拆卸板，所述第四侧面的中间区域开设有螺纹孔，所述面板的中间区域凸出设有用于与所述螺纹孔适配的螺纹，所述
面板通过螺纹旋入或旋出螺纹孔实现与所述第四侧面的固定或拆卸。
16.在一种实施方案中，还包括控制单元，所述第四侧面的可拆卸板内设有数据连接口，所述控制单元通过数据连接口与所述信号处理模块和数据传输模块通讯连接，所述控制单元用于接收并显示所述数据传输模块传输的震动强度和标贯次数，且可根据震动强度调整所述信号处理模块内预设震动阈值的大小。
17.在一种实施方案中，所述框体的材料为不锈钢材质。
18.在一种实施方案中，所述震动传感器、信号处理模块、数据存储器和数据传输模块均通过螺丝固定在所述框体的侧面内。
19.在一种实施方案中，所述第一侧面、第二侧面和第三侧面为一体成型。
20.根据本技术的第二方面，还提供了一种标准贯入试验自动计数方法，利用如第一方面中任一种实施方案所述的标准贯入试验自动计数装置，该方法包括如下步骤：
21.将框体以第一侧面为安装面固定安装在触探杆的自由端，所述框体的第一侧面内固定有震动传感器，所述框体的第二侧面内固定有信号处理模块，所述框体的第三侧面内固定有数据存储器，所述框体的第四侧面内固定有数据传输模块；
22.试验开始前，将穿心锤按照预定高度自由落到触探杆上，记录此时从数据传输模块传输出的震动传感器检测到的震动强度，将记录的震动强度设定为信号处理模块内置的预设震动阈值；
23.开始试验，在试验过程中和/或试验结束，从数据传输模块中提取出记录的大于预设震动阈值的震动强度和震动次数，并将触探杆被击入土体预设深度时的震动次数记录为标准贯入击数n。
24.本技术中的标准贯入试验自动计数装置及方法具有的有益效果：
25.1、利用震动传感器，设置震动强度阈值，可自动记录贯入锤击次数。装置结构简单，操作方便，可减少工人工作量并提高计数精准性，有效提高标准贯入试验结果的准确性。
26.2、可根据实际施工条件设置不同的震动阈值，以适应不同工程条件。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
28.图1为根据本技术实施例示出的一种标准贯入试验自动计数装置的结构示意图一；
29.图2为根据本技术实施例示出的一种框体的结构示意图；
30.图3为图2示出的一种框体的侧面剖视图；
31.图4为根据本技术实施例示出的一种标准贯入试验自动计数装置的结构示意图二；
32.图5为根据本技术实施例示出的一种可拆卸面板的结构示意图；
33.图6为图5示出的一种可拆卸面板的侧视图。
34.100、触探杆；110、触探端；120、自由端；121、球体结构；121、球体结构；200、框体；210、第一侧面；211、弧形凹槽；220、第二侧面；230、第三侧面；240、第四侧面；241、螺纹孔；250、面板；251、螺纹；300、震动传感器；400、信号处理模块；500、数据存储器；600、数据传输模块；610、数据连接口；700、螺丝。
具体实施方式
35.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
36.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
37.标准贯入试验是工程地质勘察原位测试的重要手段。标准贯入试验是用质量为63.5kg的重锤按照规定的落距(76cm)自由下落，将标准规格的触探杆打入地层，根据触探杆被打入一定深度得到的锤击数来判定土层的性质。
38.第一方面，本技术提供一种标准贯入试验自动计数装置，参见图1为根据本技术实施例示出的一种标准贯入试验自动计数装置的结构示意图一，参见图1，该装置具体包括触探杆100、框体200、震动传感器300、信号处理模块400、数据存储器500和数据传输模块600。
39.触探杆100具有预设长度，包括被穿心锤打击入土体的触探端110和远离土体的自由端120。框体200以第一侧面210为安装面固定在触探杆100的自由端120。框体200的材料为不锈钢材质。震动传感器300靠近触探杆100的自由端120固定在框体200的第一侧面210内，震动传感器300用于检测触探杆100在发生震荡时的震动强度。信号处理模块400靠近震动传感器300固定在框体200的第二侧面220内，信号处理模块400内设预设震动阈值，用于将震动传感器300内检测到的震动强度与预设震动阈值对比，自动记录下大于预设震动阈值的震动强度和震动次数，，并将触探杆被击入土体预设深度时的震动次数输出为标准贯入击数n。数据存储器500靠近信号处理模块400固定在框体200的第三侧面230内，用于存储信号处理模块400记录下的震动强度和震动次数。数据传输模块600靠近数据存储器500固定在框体200的第四侧面240内，用于提取并传输出数据存储器500内存储的数据。在测量过程中，震动传感器将数据通过数据连接线传入信号处理模块，信号处理模块将自动记录震动强度的预设震动阈值以上的次数，并将数据通过数据传输线传入数据存储器。
40.在上述实施过程中，通过在触探杆的自由端部固定框体和固定在框体内不同侧面上的震动传感器、信号处理模块、数据存储器和数据传输模块，通过在其中预设震动阈值，可实现自动记录贯入锤击次数，从而获得标准贯入击数n，避免了人工来统计容易产生的计数错误致使对土体结果分析不准确的问题；有效提高标准贯入试验结果的准确性。
41.参见图2-图4，为了使框体与触探杆固定牢靠，同时使触探杆的自由端的震动有效传递给震动传感器，震动传感器完全检测到震荡，触探杆100的自由端120设有球体结构121，球体结构可以为铁球。框体200的第一侧面210的安装区域内凹为用于与球体结构121
贴合的弧形凹槽211。即，当需要对击锤次数进行计数时，通过焊接手段将工程现场标准贯入试验自动计数装置焊接在顶部的铁球上。并在在实际测量前，通过数据连接口610，采用pc端的控制的单元设置测量参数，如预设震动阈值和输出模式等。
42.在一种实施方案中，弧形凹槽211与球体结构121贴合后通过焊接固定。为了进一步提高震动传感器的检测敏感度，震动传感器300固定在所述弧形凹槽211上。
43.在一种实施方案中，为了便于接收震动传感器检测的数据，框体200的第四侧面240的面板250为可拆卸板(参见图5和图6)，第四侧面240的中间区域开设有螺纹孔241，面板250的中间区域凸出设有用于与螺纹孔241适配的螺纹251，面板250通过螺纹251旋入或旋出螺纹孔241实现与第四侧面240的固定或拆卸。具体地，在试验过程中，将面板固定在第四侧面上。采集数据时，将面板从第四侧面上拆下，可以从数据连接口610接收到数据传输模块传输出的震动强度和标准贯入击数n。
44.在一种实施方案中，还包括控制单元(未予图示)，控制单元用于人机交互。第四侧面240的可拆卸板内设有数据连接口610，控制单元通过数据连接口610与信号处理模块400和数据传输模块600通讯连接，控制单元用于接收并显示数据传输模块600传输的震动强度和标贯次数，且可根据震动强度调整信号处理模块400内预设震动阈值的大小。实现对计数过程的远程控制。且可以随时针对计数的预设震动阈值进行调整，监控计数的准确性。
45.在一种实施方案中，震动传感器300、信号处理模块400、数据存储器500和数据传输模块600均通过螺丝700固定在框体200的侧面内，整个固定过程操作简易，成本低。
46.在一种实施方案中，为了进一步提高试验过程的框体的稳定性，框体200的第一侧面210、第二侧面220和第三侧面230为一体成型。
47.第二方面，本技术还提供一种标准贯入试验自动计数方法，利用如第一方面中任一种实施方案所述的标准贯入试验自动计数装置，该方法具体包括如下步骤：
48.将框体200以第一侧面210为安装面固定安装在触探杆100的自由端120，框体200的第一侧面210内固定有震动传感器300，框体200的第二侧面220内固定有信号处理模块400，框体200的第三侧面230内固定有数据存储器500，框体200的第四侧面240内固定有数据传输模块600；
49.试验开始前，将穿心锤按照预定高度自由落到触探杆100上，记录此时从数据传输模块600传输出的震动传感器300检测到的震动强度，将记录的震动强度设定为信号处理模块400内置的预设震动阈值；
50.开始试验，在试验过程中和/或试验结束，从数据传输模块600中提取出记录的大于预设震动阈值的震动强度和震动次数，并将触探杆100被击入土体预设深度时的震动次数记录为标准贯入击数n。
51.在上述实施过程中，替代人工来计数，本方法通过利用标准贯入试验自动计数装置，通过震动传感器检测，并将信息提取到pc端的控制单元，整个计数过程操作方便，可减少工人工作量并提高计数精准性。
52.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种标准贯入试验自动计数装置，其特征在于，包括：触探杆，具有预设长度，包括被穿心锤击入土体的触探端和远离土体的自由端；框体，以第一侧面为安装面固定在所述触探杆的自由端；震动传感器，靠近所述触探杆的自由端固定在所述框体的第一侧面内，所述震动传感器用于检测所述触探杆在发生震荡时的震动强度；信号处理模块，靠近所述震动传感器固定在所述框体的第二侧面内，所述信号处理模块内设预设震动阈值，用于将震动传感器内检测到的震动强度与预设震动阈值对比，自动记录下大于预设震动阈值的震动强度和震动次数，并将触探杆被击入土体预设深度时的震动次数记录为标准贯入击数n；数据存储器，靠近所述信号处理模块固定在所述框体的第三侧面内，用于存储所述信号处理模块记录下的震动强度和标准贯入击数n；数据传输模块，靠近所述数据存储器固定在所述框体的第四侧面内，用于提取并传输出所述数据存储器内存储的数据。2.根据权利要求1所述的标准贯入试验自动计数装置，其特征在于，所述触探杆的自由端设有球体结构，所述框体的第一侧面的安装区域内凹为用于与所述球体结构贴合的弧形凹槽。3.根据权利要求2所述的标准贯入试验自动计数装置，其特征在于，所述弧形凹槽与所述球体结构贴合后通过焊接固定，所述震动传感器固定在所述弧形凹槽上。4.根据权利要求1所述的标准贯入试验自动计数装置，其特征在于，所述框体的第四侧面的面板为可拆卸板，所述第四侧面的中间区域开设有螺纹孔，所述面板的中间区域凸出设有用于与所述螺纹孔适配的螺纹，所述面板通过螺纹旋入或旋出螺纹孔实现与所述第四侧面的固定或拆卸。5.根据权利要求4所述的标准贯入试验自动计数装置，其特征在于，还包括控制单元，所述第四侧面的可拆卸板内设有数据连接口，所述控制单元通过数据连接口与所述信号处理模块和数据传输模块通讯连接，所述控制单元用于接收并显示所述数据传输模块传输的震动强度和标贯次数，且可根据震动强度调整所述信号处理模块内预设震动阈值的大小。6.根据权利要求1所述的标准贯入试验自动计数装置，其特征在于，所述框体的材料为不锈钢材质。7.根据权利要求6所述的标准贯入试验自动计数装置，其特征在于，所述震动传感器、信号处理模块、数据存储器和数据传输模块均通过螺丝固定在所述框体的侧面内。8.根据权利要求1所述的标准贯入试验自动计数装置，其特征在于，所述第一侧面、第二侧面和第三侧面为一体成型。9.一种标准贯入试验自动计数方法，其特征在于，利用如权利要求1-8中任一项所述的标准贯入试验自动计数装置，包括如下步骤：将框体以第一侧面为安装面固定安装在触探杆的自由端，所述框体的第一侧面内固定有震动传感器，所述框体的第二侧面内固定有信号处理模块，所述框体的第三侧面内固定有数据存储器，所述框体的第四侧面内固定有数据传输模块；试验开始前，将穿心锤按照预定高度自由落到触探杆上，记录此时从数据传输模块传输出的震动传感器检测到的震动强度，将记录的震动强度设定为信号处理模块内置的预设
震动阈值；开始试验，在试验过程中和/或试验结束，从数据传输模块中提取出记录的大于预设震动阈值的震动强度和震动次数，并将触探杆被击入土体预设深度时的震动次数记录为标准贯入击数n。

技术总结
本申请提供一种标准贯入试验自动计数装置及方法，包括：触探杆，具有预设长度，包括被穿心锤击入土体的触探端和远离土体的自由端；框体，以第一侧面为安装面固定在所述触探杆的自由端；震动传感器，靠近所述触探杆的自由端固定在所述框体的第一侧面内，所述震动传感器用于检测所述触探杆在发生震荡时的震动强度；信号处理模块，靠近所述震动传感器固定在所述框体的第二侧面内，所述信号处理模块内设预设震动阈值，用于将震动传感器内检测到的震动强度与预设震动阈值对比，自动记录下大于预设震动阈值的震动强度和震动次数，并将触探杆被击入土体预设深度时的震动次数记录为标准贯入击数N。本申请有效提高标准贯入试验结果的准确性。确性。确性。


技术研发人员：张雄 王浩 林必明 刘光生 曹云 吴鹏冠 邱伟 许凯凯 秘向丽
受保护的技术使用者：上海勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/8/5