一种手持式路基斜面压实度测量仪的制作方法
【专利说明】一种手持式路基斜面压实度测量仪
[0001]
技术领域
[0002]本发明属于道路施工测量仪，具体涉及一种手持式路基斜面压实度测量仪。
【背景技术】
[0003]在道路施工中，压实度是路基路面施工质量检测的关键指标之一，压实度指的是土或其他筑路材料压实后的干密度与标准最大干密度之比，以百分率表示。表征现场压实后的密度状况，压实度越高，密度越大，材料整体性能越好。
[0004]路基边坡斜面的稳定性有着重要的工程意义。一是路基斜面的压实度与渗透性有关，在暴雨条件下，压实度小的路基边坡斜面容易渗水，对整个路基的稳定性造成潜在隐患。二是在地震情况下，压实度小的路基边坡易发生土体坍塌滑落，造成路基的整体破坏
目前路基压实度的测量方法采用灌砂法和核子密度仪检测，后者仪器造价较高其辐射较大，故工程实践中灌沙法适用更为普遍。
[0005]灌沙法基本原理是利用粒径0.30?0.60mm或0.25?0.50mm清洁干净的均勾砂，从一定高度自由下落到试洞内，按其单位重不变的原理来测量试洞的容积(即用标准砂来置换试洞中的集料)，并结合集料的含水量来推算出试样的实测干密度。即在路基面上挖出试洞，并测出挖出土样的重量和含水率，再用灌沙法算出试洞的体积，最终得到土样的密度。
[0006]然而，灌砂法是目前很多工程现场测定压实度的主要方法，表面看上去简单，但实际操作时常常不好掌握，容易引起较大误差，经常引发质量检测、监督部门与施工单位之间争议。故而需要足够的操作水平。而且挖掘取土过程耗时费力，需要测量点位往往较多，不便于操作。更为重要的是，对于路基斜面压实度的测量，由于路基斜面不是水平方向，漏沙下落无法自由填满试洞，灌砂法对其压实度无法进行有效测量。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种操作方便，准确度较精确且结构简单的手持式路基斜面压实度测量仪。
[0008]本发明提供的手持式路基斜面压实度测量仪，包括竖杆，竖杆的上部设有电磁铁，下端设有入土探针，在入土探针和竖杆之间设有力传感器和加速度传感器，在电磁铁和力传感器之间的竖杆上套设有重锤以及缓冲弹簧。
[0009]所述竖杆的下端设有支架，所述力传感器和加速度传感器设在支架上，所述缓冲弹簧设在支架的顶部。
[0010]所述支架由上支撑板、中支撑板和下支撑板组成，所述上支撑板和中支撑板之间以及中支撑板和下支撑板之间均通过导向滑杆连接；所述缓冲弹簧设在金属竖杆下部位于支架上支撑板的顶部，所述力传感器固定在上支撑板的下面，所述加速度传感器固定在下支撑板上，所述入土探针设在所述下支撑板的底部。
[0011 ] 所述入土探针采用多节管螺纹连接结构。
[0012]所述竖杆的上部设有三角支架。
[0013]本发明的有益效果:
1、可以在施工过程中合理测量出斜面压实度，并达到一定精度要求，便于进行技术参数控制，使得路基结构更安全可靠；
2、携带方便，操作简单快捷，且可即时显示测量结果，可以对现有路段的路基斜面边坡进行勘测分级，作为施工过程中质量控制的依据，并为路基相关日常维护以及日后防护措施提供可靠依据。
[0014]本发明较好地克服了现有方法和仪器均不能有效测量出路基斜面边坡的压实度从而判断其稳定性的问题。
[0015]下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的结构示意图。
[0017]图2是入土探针的加速度随时间变化的曲线图。
[0018]图3是入土探针的位移随时间变化曲线图。
[0019]图4是应力随时间变化曲线图。
【具体实施方式】
[0020]本发明的手持式路基斜面压实度测量仪如图1所示，包括表面光滑的金属竖杆3，金属竖杆3上套设有金属重锤2以及缓冲弹簧4，金属竖杆3的上部设有电磁铁I并铰接有三角支架9，金属竖杆3的下端设有支架5 ;支架5由上支撑板501、中支撑板502和下支撑板503组成，上支撑板501和中支撑板502之间通过导向滑杆504连接，导向滑杆504的下端固定在中支撑板502上，导向滑杆504的上端穿过上支撑板501由螺母506固定，上支撑板501可沿导向滑杆504相对于中支撑板502向下滑动，中支撑板502和下支撑板503之间通过导向滑杆505连接，导向滑杆505的下端固定在下支撑板503上，导向滑杆505的上端穿过中支撑板502由螺母506'固定，中支撑板502可沿导向滑杆505相对于下支撑板502向下滑动；缓冲弹簧4设在金属竖杆3下部位于支架5上支撑板501顶部的止动块301上，支架5内沿金属竖杆3轴向从上至下设有力传感器6和加速度传感器7，其中力传感器6固定在上支撑板501的下面与设在中支撑板502上面的凸块507对应，加速度传感器7固定在下支撑板503上，支架5下支撑板503的底部设有入土探针8 ;金属竖杆3长150cm,直径3cm，入土探针的长度为Im左右，可采用多节管连接结构，管节与管节之间采用螺纹扭结，且入土探针有不同直径可供选择(lcm/0.5cm/0.2cm)，测量以及试验过程中可根据具体要求确定探针深度以及直径。
[0021 ] 实验时，在路基边坡斜面选择好测量点位后，架设本发明仪器，并由三脚架固定，使得测量仪金属竖杆3沿斜面法向方向与斜面垂直，金属重锤2在试验前吸附在金属竖杆3上部的电磁铁I上，测量时，启动电磁铁I开关，使电磁铁I失去磁力，金属重锤2沿着金属竖杆3向下自由下落并砸向缓冲弹簧4，此设计可减少在放置金属重锤2时人为操作误差，提高测量结果准确性。当金属重锤2下落时，将重力通过上支撑板501传递到力传感器6，力传感器6又将力传递到中支撑板502，通过中支撑板502再传递到加速度传感器7和下支撑板503，会使得固定在下支撑板503上的入土探针8在短时间内产生方向变化的加速度，通过加速度传感器7可得到入土探针8的加速度随时间变化的曲线，见图2。将得到的加速度曲线进行二次积分，可得到入土探针8的位移随时间变化曲线，见图3。同样在试验过程中由于金属重锤2的砸落，使得缓冲弹簧4压缩产生不断变化的弹簧力，其大小可由力传感器6测出，由此可得到应力随时间变化曲线，见图4。在得到位移随时间变化曲线和应力随时间变化曲线后，分别得到位移变化最大值和应力变化最大值将两者峰值之比定义为路基边坡斜面固结系数尤/，见式(1)，其中固结系数心是与压实度呈线性正相关的参数，故可由固结系数判别压实度的大小。
[0022]Ki= σ max/ umax (MN/m )(I)
力传感器6和加速度传感器7采集的数据可通过无线电信号传送到外部数据采集仪，数据采集仪通过无线接收器接收无线信号，并且数据采集仪可进行数据的存储以及计算处理。
[0023]重锤2针对不同土质选择不同重锤质量，可选范围为5KG/10KG/15KG。
【主权项】
1.一种手持式路基斜面压实度测量仪，其特征是包括竖杆，竖杆的上部设有电磁铁，下端设有入土探针，在入土探针和竖杆之间设有力传感器和加速度传感器，在电磁铁和力传感器之间的竖杆上套设有重锤以及缓冲弹簧。2.根据权利要求1所述的手持式路基斜面压实度测量仪，其特征是所述竖杆的下端设有支架，所述力传感器和加速度传感器设在支架上，所述缓冲弹簧设在支架的顶部。3.根据权利要求2所述的手持式路基斜面压实度测量仪，其特征是所述支架由上支撑板、中支撑板和下支撑板组成，所述上支撑板和中支撑板之间以及中支撑板和下支撑板之间均通过导向滑杆连接；所述缓冲弹簧设在金属竖杆下部位于支架上支撑板的顶部，所述力传感器固定在上支撑板的下面，所述加速度传感器固定在下支撑板上，所述入土探针设在所述下支撑板的底部。4.根据权利要求1或3所述的手持式路基斜面压实度测量仪，其特征是所述入土探针采用多节管螺纹连接结构。5.根据权利要求4所述的手持式路基斜面压实度测量仪，其特征是所述竖杆的上部设有三角支架。
【专利摘要】本发明公开了一种手持式路基斜面压实度测量仪，包括竖杆，竖杆的上部设有电磁铁，下端设有入土探针，在入土探针和竖杆之间设有力传感器和加速度传感器，在电磁铁和力传感器之间的竖杆上套设有重锤以及缓冲弹簧。其优点：1、可以在施工过程中合理测量出斜面压实度，并达到一定精度要求，便于进行技术参数控制，使得路基结构更安全可靠；2、携带方便，操作简单快捷，且可即时显示测量结果，可以对现有路段的路基斜面边坡进行勘测分级，作为施工过程中质量控制的依据，并为路基相关日常维护以及日后防护措施提供可靠依据。本发明较好地克服了现有方法和仪器均不能有效测量出路基斜面边坡的压实度从而判断其稳定性的问题。
【IPC分类】E02D1/00
【公开号】CN105155501
【申请号】CN201510516522
【发明人】张升, 滕继东, 梁思皓, 贺佐跃, 刘岩
【申请人】中南大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月21日