一種利用射釘判定土樣密實度以及抗剪強度參數(shù)的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種利用射釘判定土樣密實度以及抗剪強度參數(shù)的裝置，空氣壓縮機通過氣管與氣壓式射釘槍的射釘槍進壓孔相連通，所述氣壓式射釘槍內(nèi)部設(shè)置有壓力存儲腔，射釘槍進壓孔設(shè)置在壓力存儲腔的尾部，壓力存儲腔的頭部設(shè)置有射釘槍排壓孔，所述射釘槍排壓孔的頭部安裝有光電門，在壓力存儲腔的前端設(shè)置有射釘存儲腔，射釘存儲腔內(nèi)部安裝有圓柱形射釘和尖狀射釘。此裝置運用射釘技術(shù)測量圓形改進排釘對于所測試土樣的軸向壓縮變形量、或者尖狀射釘對所測試土樣的貫入長度；建立土樣的軸向壓縮變形量、貫入長度與土樣密實度以及粘聚力C和內(nèi)摩擦角φ數(shù)值的對應(yīng)關(guān)系，建立基于射釘技術(shù)的土樣參數(shù)表，為工程實際應(yīng)用提供新技術(shù)。
【專利說明】
一種利用射釘判定土樣密實度以及抗剪強度參數(shù)的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型屬于土工試驗裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用射釘判定土樣密實度 以及抗剪強度參數(shù)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 土體的松密程度通常用土的相對密實度表達，是土體重要物理參數(shù)指標。對無粘 性土來說，土體的松密程度對土的工程性質(zhì)影響很大。土的密實程度越高，壓縮性越小，其 工程特性越好;土的密實程度越低，壓縮性越大，其工程特性越差。碎石密室程度在野外常 通過標準貫入試驗鑒別，分為松散、稍密、中密、密實四類。對于標準貫入試驗而言，標準貫 入器和穿心錘體積大，搬運過程費時費力，試驗過程噪音大。
[0003] 抗剪強度指標(粘聚力C，內(nèi)摩擦角巾），是土體的重要力學(xué)性質(zhì)指標，正確地測定 和選擇土的抗剪強度指標是土工計算中十分重要的問題?，F(xiàn)目前通常是通過土的直剪試驗 和土的三軸剪切試驗確定。
[0004] 直接剪切試驗是測定土的抗剪強度的一種常用方法。通常采用4個試樣，分別在不 同的垂直壓力P下，施加水平剪切力進行剪切，測得剪切破壞時的剪應(yīng)力t。然后根據(jù)庫侖定 律確定土的抗剪強度指標:粘聚力C和內(nèi)摩擦角巾。它的缺點主要包括：（1)剪切面限定在上 下盒之間的平面，而不是沿土樣最薄弱的面剪切破壞；（2)剪切面上剪應(yīng)力分布不均勻；（3) 在剪切過程中，土樣剪切面逐漸縮小，而在計算抗剪強度時仍按土樣的原截面積計算；（4) 試驗時不能嚴格控制排水條件，并且不能量測孔隙水壓力。
[0005] 三軸剪切試驗是在三向應(yīng)力狀態(tài)下，測定土的抗剪強度參數(shù)的一種剪切試驗方 法。通常用3~4個圓柱體試樣，分別在不同的恒定圍壓下，施加軸向壓力，進行剪切，直至破 壞;然后根據(jù)極限應(yīng)力圓包絡(luò)線，求得抗剪強度參數(shù)。
[0006] 對于室內(nèi)試驗各種試驗儀器，試驗方法都比較多，但是缺點為并不是原位試驗。無 論直接剪切試驗還是三軸剪切試驗，室內(nèi)試樣的獲取需要大量人力物力，而且比較繁瑣。針 對標準貫入試驗等原位試驗機型體積大，運輸麻煩，操作不方便。所以，有必要設(shè)計一種便 攜式的土工試驗裝置。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用射釘判定土樣密實度以及抗剪 強度參數(shù)的裝置，此裝置運用射釘技術(shù)測量圓形改進排釘對于所測試土樣的軸向壓縮變形 量、或者尖狀射釘對所測試土樣的貫入長度;建立土樣的軸向壓縮變形量、貫入長度與土樣 密實度以及粘聚力C和內(nèi)摩擦角巾數(shù)值的對應(yīng)關(guān)系，建立基于射釘技術(shù)的土樣參數(shù)表，為工 程實際應(yīng)用提供新技術(shù)。為了保證數(shù)據(jù)有效可靠性，軸向壓縮變形量、貫入長度取低壓有效 驅(qū)動壓力條件下的平均值。該結(jié)構(gòu)簡單、方法可靠、操作方便。
[0008] 為了實現(xiàn)上述的技術(shù)特征，本實用新型所采用的技術(shù)特征是:一種利用射釘判定 土樣密實度以及抗剪強度參數(shù)的裝置，它包括空氣壓縮機，空氣壓縮機通過氣管與氣壓式 射釘槍的射釘槍進壓孔相連通，所述氣壓式射釘槍內(nèi)部設(shè)置有壓力存儲腔，射釘槍進壓孔 設(shè)置在壓力存儲腔的尾部，壓力存儲腔的頭部設(shè)置有射釘槍排壓孔，所述射釘槍排壓孔的 頭部安裝有光電門，光電門位于射釘槍槍口處，在壓力存儲腔的前端設(shè)置有射釘存儲腔，射 釘存儲腔內(nèi)部安裝有圓柱形射釘和尖狀射釘。
[0009] 所述壓力存儲腔的外表面安裝有存儲腔內(nèi)壓力表，壓力存儲腔的把手處安裝有壓 力釋放按鈕。
[0010] 所述光電門的前方設(shè)置有四種不同的試樣土樣，包括松散土、稍密土、中密土和密 實土。
[0011] 所述光電門能夠?qū)崟r記錄經(jīng)過槍口處圓柱形射釘和尖狀射釘?shù)某跏妓俣取?br>[0012] 所述圓柱形射釘和尖狀射釘?shù)拈L度均為50mm。
[0013]本實用新型有如下有益效果：
[0014] 1)射釘槍壓力存儲腔內(nèi)的高壓氣體壓強，可通過壓力釋放按鈕控制不同壓強的氣 體作為驅(qū)動能量，射釘槍內(nèi)置壓力表可實時記錄壓力存儲腔內(nèi)的氣壓大小。
[0015] 2)為了測定的射釘對于所測試土樣的貫入長度數(shù)據(jù)更加精確，減少誤差，保證射 釘?shù)挠行淙胫?，針對于不同土樣選取不同種類射釘，圓柱形射釘適用于相對松散土樣，而 尖狀射釘適用于相對密實土樣。
[0016] 3)同樣為了保證數(shù)據(jù)位于有效值內(nèi)，壓力驅(qū)動能量可根據(jù)不同強度的土樣而定， 高壓驅(qū)動適用于較密實堅硬土體，低壓驅(qū)動適用于稍密疏松土體。
[0017] 4)射釘槍的槍口與土樣垂直，保證射釘垂直進入土體，避免在其他方向產(chǎn)生分力 以及分位移，以提高測定可靠度。
[0018] 5)想要得到某類土樣的密實度、粘聚力C和內(nèi)摩擦角巾，可以不必要進行繁瑣的試 驗才能夠得到土樣的密實度、粘聚力C和內(nèi)摩擦角巾，通過查表高效地查詢到，簡捷方便。
【附圖說明】
[0019] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0020] 圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖中：空氣壓縮機1、射釘槍進壓孔2、氣壓式射釘槍3、壓力存儲腔4、存儲腔內(nèi)壓力 表5、壓力釋放按鈕6、射釘存儲腔7、射釘槍排壓孔8、圓柱形射釘9、尖狀射釘10、光電門11、 松散土 12、稍密土 13、中密土 14、密實土 15、壓縮狀態(tài)土樣16、穿刺貫入狀態(tài)土樣17。
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式做進一步的說明。
[0023]參見圖1，一種利用射釘判定土樣密實度以及抗剪強度參數(shù)的裝置，它包括空氣壓 縮機1，空氣壓縮機1通過氣管與氣壓式射釘槍3的射釘槍進壓孔2相連通，所述氣壓式射釘 槍3內(nèi)部設(shè)置有壓力存儲腔4，射釘槍進壓孔2設(shè)置在壓力存儲腔4的尾部，壓力存儲腔4的頭 部設(shè)置有射釘槍排壓孔8，所述射釘槍排壓孔8的頭部安裝有光電門11，光電門11位于射釘 槍槍口處，在壓力存儲腔4的前端設(shè)置有射釘存儲腔7，射釘存儲腔7內(nèi)部安裝有圓柱形射釘 9和尖狀射釘10。
[0024]進一步的，所述壓力存儲腔4的外表面安裝有存儲腔內(nèi)壓力表5，壓力存儲腔4的把 手處安裝有壓力釋放按鈕6。通過壓力存儲腔4能夠存儲空氣壓縮機1產(chǎn)生的高壓氣體，進而 保證能夠?qū)ι溽斶M行發(fā)射。
[0025]進一步的，所述光電門11的前方設(shè)置有四種不同的試樣土樣，包括松散土 12、稍密 土 13、中密土 14和密實土 15。通過設(shè)置不同的試樣土樣能夠?qū)崿F(xiàn)不同試樣的測量。
[0026] 進一步的，所述光電門11能夠?qū)崟r記錄經(jīng)過槍口處圓柱形射釘9和尖狀射釘10的 初始速度。通過記錄不同的初始速度方便進行試驗結(jié)果的換算和計算。
[0027] 進一步的，所述圓柱形射釘9和尖狀射釘10的長度均為50_。
[0028]本實用新型的具體操作過程以及原理為：
[0029]步驟1:空氣壓縮機1壓縮空氣，經(jīng)過射釘槍進壓孔2將氣體導(dǎo)入射釘槍壓力存儲腔 4,存儲腔內(nèi)壓力表5可以實時讀取并記錄射釘槍壓力存儲腔內(nèi)壓強大小。
[0030] 步驟2:壓力釋放按鈕6可控制釋放不同壓強大小的氣壓，根據(jù)土樣強度可調(diào)整至 驅(qū)動壓力低壓，并作為圓柱形射釘9和尖狀射釘10的推動能源。光電門11位于射釘槍槍口 處，可實時記錄經(jīng)過槍口處圓柱形射釘9和尖狀射釘10的初始速度。圓柱形射釘9和尖狀射 釘10分別作用于不同密實度的土樣。
[0031] 步驟3:測量圓柱形射釘9對壓縮狀態(tài)土樣16的軸向壓縮變形量和尖狀射釘10對穿 刺貫入狀態(tài)土樣17的貫入長度。
[0032] 步驟4:在相同氣壓作為驅(qū)動能源的情況下，不同類別土樣被壓縮的軸向壓縮變形 量存在差異，并將軸向壓縮變形量與標準貫入試驗錘擊數(shù)N建立一個關(guān)聯(lián)關(guān)系，以此實現(xiàn)將 射釘法中土樣軸向壓縮變形量作為判定土樣密室狀態(tài)的方法。
[0033]所述步驟4中，標準貫入試驗錘擊數(shù)N: 63.5kg的錘，自76cm的高度自由下落，將長 度51厘米、外徑5.1厘米、內(nèi)徑3.49厘米的標準貫入器擊入土中30cm所需的錘擊數(shù)，稱為標 準貫入擊數(shù)N。
[0034]在一定應(yīng)力范圍內(nèi)，莫爾_庫倫強度可表示為：
[0035] r,=c+fTlan^
[0036] 式中，c為土的粘聚強度;cr tan識為土摩擦強度;f為土的內(nèi)摩擦角。
[0037]以砂土為例，在0.1~0.2MPa低壓力驅(qū)動條件下，測得土樣圓柱型壓縮量、尖棱鋼 釘貫入度。并且建立包括壓縮量、貫入度、密實度、土樣抗剪斷強度參數(shù)粘聚力C和內(nèi)摩擦角 小的土樣具體參數(shù)表：
[0038]基于射釘技術(shù)土樣參數(shù)表
【主權(quán)項】
1. 一種利用射釘判定土樣密實度以及抗剪強度參數(shù)的裝置，它包括空氣壓縮機（I)，空 氣壓縮機(1)通過氣管與氣壓式射釘槍(3)的射釘槍進壓孔(2)相連通，其特征在于:所述氣 壓式射釘槍(3)內(nèi)部設(shè)置有壓力存儲腔(4)，射釘槍進壓孔(2)設(shè)置在壓力存儲腔(4)的尾 部，壓力存儲腔(4)的頭部設(shè)置有射釘槍排壓孔(8)，所述射釘槍排壓孔(8)的頭部安裝有光 電門（11)，光電門（11)位于射釘槍槍口處，在壓力存儲腔(4)的前端設(shè)置有射釘存儲腔(7)， 射釘存儲腔(7)內(nèi)部安裝有圓柱形射釘(9)和尖狀射釘(10)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用射釘判定土樣密實度以及抗剪強度參數(shù)的裝置，其特 征在于:所述壓力存儲腔(4)的外表面安裝有存儲腔內(nèi)壓力表(5)，壓力存儲腔(4)的把手處 安裝有壓力釋放按鈕(6)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用射釘判定土樣密實度以及抗剪強度參數(shù)的裝置，其特 征在于:所述光電門（11)的前方設(shè)置有四種不同的試樣土樣。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述一種利用射釘判定土樣密實度以及抗剪強度參數(shù)的裝置，其 特征在于:所述光電門（11)能夠?qū)崟r記錄經(jīng)過槍口處圓柱形射釘(9)和尖狀射釘（10)的初 始速度。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用射釘判定土樣密實度以及抗剪強度參數(shù)的裝置，其特 征在于:所述圓柱形射釘(9)和尖狀射釘(10)的長度均為50mm。
【文檔編號】G01N3/307GK205593862SQ201620337929
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月20日
【發(fā)明人】劉杰, 李春波, 常德龍, 艾芊, 李萬文
【申請人】三峽大學(xué)