CN1955380A - 岩土工程原位旋转触探的测试方法及其专用设备 - Google Patents

Abstract

本发明是一种岩土工程原位旋转触探测试方法及其专用设备。本方法以连续贯入的压力F、旋转扭矩N、给水压力W参数及其大小数值变化反映沿深度变化的土层不同的工程性质，可直接用来进行土层的力学分层和确定该层土的地基承载力、变形模量、抗剪强度等主要设计参数。专用设备包括地上读数仪、由探杆、探头和测试数据地下采集存储装置组成的地下测试杆件。本发明既保留了静力触探方法的优点，又可以解决静力触探不能解决的勘探深度问题，测试深度可达80～100m，是一种有效且测试精度准确可靠的深层原位测试方法。

Description

岩土工程原位旋转触探的测试方法及其专用设备

技术领域

本发明涉及一种岩土工程原位旋转触探测试方法及其专用设备。

背景技术

公知的静力触探是把一定规格圆锥形的、内部装有传感器的探头借助机械匀速压入土层中，是根据探头阻力来测定工程地质特征的一种测试方法。由于地层中各种土层的软硬不同，探头所受的阻力自然也不同，传感器将这种反映大小不同贯入阻力的电信号通过线缆传输到地面记录仪表记录下来，再通过贯入阻力与土的工程地质特征之间的定性关系和统计相关关系，实现土层剖面、提供地基承载力、选择桩尖持力层和予估单桩承载力等工程地质数据的勘探目的。它具有测试连续、快速、精度高、再现性好、功能多，兼具勘探与测试双重作用的特点。所以，静力触探试验在工程地质勘探中得到了广泛的应用。但是，对于较深的勘探深度例如50m以上以及较硬地层例如密实的砂土层，由于静力触探贯入力不够、地锚反力不足、探杆强度不够等原因使探头难以贯入，因此，静力触探方法只能适用于40m以下浅层地质的测试。

随着高层建筑、地铁、高速铁路等项目的不断建设，高层建筑桩基、地铁、高速铁路桥基等要求勘探深度往往在60～80m甚至以上，静力触探方法显然不能满足工程地质测试的要求。

为祢补静力触探测试深度较浅的缺陷，现阶段只能用大量的钻探、取样、室内试验手段来替代。但由于替代手段存在目力判别、取样不连续，土样易扰动等实际问题，使得深层岩土工程测试精度难以保证。

因此如何解决触探深度问题，是国内外工程地质测试的一个难题。

发明内容

本发明是为了解决静力触探测试方法不能满足高层建筑桩基、地铁、高速铁路桥基等勘探深度要求以及穿透性较差和当前采用替代手段所存在的深层岩土工程勘探精度难以保证的技术问题，而公开的一种岩土工程原位旋转触探的测试方法及其专用设备。

本发明的旋转触探测试方法由以下步骤组成：

1、旋转触探车就位，进行支腿、调平；

2、设置泥浆坑，注入水或泥浆，旋转触探车泥浆泵和旋转水龙头由管路连通泥浆坑；

3、在地面将地下测试杆件经其通讯接口连接于地上读数仪，地上读数仪完成程序规定内容，包括传感器检查、初始值设置和确认、时钟设定，使地下测试杆件与地上读数仪时钟同步；

4、地上读数仪显示地下测试杆件初始值正常稳定后，断开地下测试杆件与地上读数仪的连接，地上读数仪与探头深度记录仪相接，并进入现场测试选项程序；

5、将地下测试杆件的下接头安装钻头，上接头连接于过水钻杆；

6、启动泥浆泵将水或泥浆作为冲洗液，通过旋转水龙头、过水钻杆、地下测试杆件和钻头出水口实现水循环；

7、启动旋转触探车的液压操作***，由具有旋转和向下压力作用的动力头带动过水钻杆、地下测试杆件和钻头向下旋转贯入，地下测试杆件的压力传感器、扭矩传感器和水压传感器连续输出表示随深度变化的连续贯入的压力、旋转扭矩、给水压力的电量信号，地下测试杆件的数据采集存储器周期性同时对各传感器信号分别进行采集放大、A/D转换和储存处理；

8、到预定深度，停止贯入，起拔过水钻杆、地下测试杆件和钻头；

9、卸下地下测试杆件，由其通讯接口连接于地上读数仪，将地下测试杆件采集存储的测试数据传输到地上读数仪或转存至数据卡；

10、地上读数仪根据测试数据分别建立与时间h相对应的连续贯入的压力F、旋转扭矩N和给水压力W的关系曲线，即F-h、N-h和W-h关系曲线，浏览、编辑并打印A4幅面的输出关系曲线图和对应的数据、柱面图形表格文件。

本发明的旋转触探测试方法还具有以下步骤：

所述的传输到地上读数仪或转存至数据卡的测试数据，传输于上级计算机进行后处理。

本发明的旋转触探测试专用设备是：由CPU、显示器、存储器、通讯接口及专用键盘、打印机组成地上读数仪，地上读数仪设置有***控制程序；地下测试杆件由连接过水钻杆的上接头、连接于上接头底端的筒形中接头、连接于筒形中接头底端的传动套、连接于传动套底端的内接头、连接于内接头底端的扭力套和连接于扭力套底端、并安装钻头的下接头构成杆件主体，内接头支撑并固定有位于扭力套外侧的隔离套，筒形中接头和传动套构成数据采集存储器腔体，数据采集存储器的壳体支撑于内接头，上接头与筒形中接头表面设有上外套，上接头与筒形中接头结合部与上外套之间设有过水空间，上接头设有连通过水钻杆和该过水空间的沟道，筒形中接头与下接头表面设有下外套，下外套与传动套、隔离套之间设有过水空间，该过水空间所对应的下接头设有连通钻头水道的过水孔，筒形中接头设有连通前述两过水空间的沟道；扭力套和固定其外表面的电阻应变片构成扭力传感器，下接头的安装旋转钻头的内螺纹腔体其腔顶部设有由承压板和电阻应变片构成的水压传感器，下接头上部设有顶杆，套装于顶杆的盲管其端沿支撑于上接头内侧端，由顶杆、盲管和固定于盲管外表面的电阻应变片构成压力传感器，上接头设有各传感器的出线孔。

本发明的专用设备还可以采取以下技术措施：

所述的扭力套其外表面设有环形凹槽，电阻应变片固定于环形凹槽。

所述的隔离套底端部与下接头相接合，隔离套与上、下接头之间分别设有密封胶圈。

所述的下接头、顶杆、盲管和扭力套分别设有连通上接头出线孔的过线孔道。

所述的上接头设有内螺纹部，数据采集存储器壳体与该内螺纹部螺纹连接。

所述的数据采集存储器设有带侧盖的筒形壳体，筒形壳体中设置具有模拟量输入信号整形放大电路、主控CPU、储存器、时钟电路和通讯接口的电路板和电池组电源，其中主控CPU、储存器、时钟电路和通讯接口构成单片机，整形放大电路构成的输入通道其个数与传感器模拟量输入的个数相对应，整形放大电路的输出连接于主控CPU模拟量输入端，时钟电路同步于地上读数仪，通讯接口插接件的插口是由筒形壳体端部的座圈和螺纹连接于座圈的密封端盖构成。

本发明的有益效果和优点在于：本发明的连续贯入的压力F、旋转扭矩N、给水压力W参数是钻头向下旋转贯入过程中土体被切削破坏时所需要的力，具体地说垂直向的压力F相当于静力触探的贯入阻力Ps，其大小数值变化、或连续曲线变化所反映的是沿深度变化的土层不同的工程性质，可直接用来进行土层的力学分层和确定该层土的地基承载力、变形模量、抗剪强度等主要设计参数。反应地层变化的压力F参数连续曲线能直观而形象地给出一个连续的土层工程性质沿深度变化的剖面，可以用来选择地基持力层。

水平向的旋转扭矩N相当于静力触探侧摩阻力fs或十字板剪切强度Cu，其大小数值变化、或连续曲线变化所反映的是沿深度变化的土层不同工程性质、不同土性的土体可塑程度，可用来进行力学、物理性质分层和确定该层土的抗剪强度等主要设计参数。

给水压力W是钻头出水口处冲洗液排土压力，可直接反映冲洗液对不同土体的消散压力，即反映土体的可塑程度，其大小数值变化、或连续曲线变化所反映沿深度变化的不同土性的土体可塑程度，可用来进行物理性质分层。该指标同时也是依据旋转扭矩N进行物理分层的补充参数。再通过贯入阻力与土的工程地质特征之间的定性关系和统计相关关系，

本方法根据压力F、旋转扭矩N、水压力W参数连续曲线与土的工程地质特征之间的定性关系和统计相关关系得出的测试结果与静力触探大量探例的测试结果对比充分证明，在同一地层条件下，两种触探方法的同性质测试数据具有明显一致性的同步对应关系，所反映的地层物理性质、力学强度变化的效果相同，说明本发明的旋转触探方法具有相同于静力触探的测试精度而准确可靠。

本方法的测试结果经与钻探、取样、室内试验与大量探例数据的对比分析，充分证明在同一地层条件下，本触探方法与替代手段的同性质测试数据也具有一致性的同步对应关系，说明本发明的旋转触探测试方法在超出静力触探不可及的地层深度，其测试精度准确而可靠。由于本发明的旋转触探测试方法具有连续测试的特点，所反映的地层物理性质、力学强度变化的效果优于替代手段。

本发明是在钻头切削土体并同时给水的过程中完成地质参数的测试，给水具有冷却地下测试杆件、排出切削土屑和减少地下测试杆件与土层磨擦力的作用，有利于设备贯入力绝大部分传到底部钻头。

旋转触探测试的钻头在钻进过程中，不仅能保证触探孔的铅直性，更重要地是在给水的配合下可以穿透较硬地层实现深孔触探，实践证明本方法的勘探测试深度可达80～100m，能够满足高层建筑桩基、地铁、高速铁路桥基等勘探深度要求。

总之，本发明既保留了静力触探方法的优点，又可以解决静力触探不能解决的勘探深度问题，是一种有效且测试精度准确可靠的深层原位测试方法。

附图说明

附图1  本方法流程框图。

附图2  地上读数仪实施例显示界面图。

附图3-1  本方法实施例层底深度0-18.7m的旋转触探柱状图。

附图3-2  本方法实施例层底深度18.7-37.7m的旋转触探柱状图。

附图3-3  本方法实施例层底深度37.7-57.2m的旋转触探柱状图。

附图3-4  本方法实施例层底深度57.2-73.6m的旋转触探柱状图。

附图4-1  与本方法实施例同一地层层底深度的0-18.7m静力触探实验曲线图。

附图4-2  与本方法实施例同一地层层底深度的18.7-36m静力触探试验曲线图。

附图5-1  与本方法实施例同一地层的层底深度37.7-54m替代手段钻孔柱状图。

附图5-2  与本方法实施例同一地层的层底深度54-74m替代手段钻孔柱状图。

附图6  地下测试杆件结构示意图。

附图7  地下测试杆件结构剖面示意图。

附图8  图7A部放大视图。

附图9  地下测试杆件各传感器结构剖面示意图。

附图10  地下测试杆件的数据采集存储器结构剖面示意图。

附图11  数据采集存储器电原理框图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步说明本发明。

实施例：

本实施例的操作步骤结合图1说明如下：

1、旋转触探车(钻机)就位，进行液压支腿、液压下锚，使旋转触探车调平、稳定。

2、设置泥浆坑，注入水或泥浆，由管路连通泥浆坑、旋转触探车的泥浆泵和旋转水龙头，使抽水、给水、回水畅通。

3、触探作业前，在地面将地下测试杆件经由通讯接口连接于地上读数仪，该通讯接口设在地下测试杆件的数据采集存储器中，地上读数仪完成程序规定内容。

地上读数仪是由CPU、显示器、存储器、通讯接口及专用键盘、打印机组成的专用计算机，***程序包括现场勘测程序、数据回放程序、传感器标定程序、文件预览程序、***设置程序。其中现场勘测程序主要完成测试深度记录、监视***运行状况。数据回放程序主要完成数据采集、存储、传输、打印等控制。传感器标定程序主要完成传感器检查、初始值设置和确认、时钟设定，使地下测试杆件与地上读数仪时钟同步。文件预览程序主要完成从地上读数仪界面浏览触探曲线的选择控制，文件的移动、拷贝、删除、重命名等操作。***设置程序完成标注测试文件的工程名称、孔号、深度系数及测量日期，曲线生成、显示选择及纵、横坐标比例尺设定；锥间k值、扭矩k值、水压k值参数设定。

地上读数仪开机界面见图2，显示***程序名称供选择，专用键盘中“R”为***程序选择和确认键，“K1”、“K2”、“K3”、“K4”分别为“R”键选中程序的子程序选择和确认键，状态指示灯分别显示数据采集状态、进入某程序后受控设备运行状态等。

4、地下测试杆件断开与地上读数仪的连接，安装数据采集存储器密封端盖。地上读数仪的相关接口与钻头深度记录仪即脚机输出相接，地上读数仪将记录钻头深度与时间的对应关系。

5、将地下测试杆件的下接头安装钻头，上接头连接于过水钻杆；

6、启动泥浆泵将水或泥浆作为冲洗液，通过旋转水龙头、过水钻杆、地下测试杆件和钻头出水口实现水循环。

7、开始触探作业，启动旋转触探车的液压***，由具有旋转和向下压力作用的钻机带动过水钻杆、地下测试杆件和钻头向下旋转贯入，地下测试杆件的压力传感器、扭矩传感器和水压传感器即刻输出表示随深度变化的连续贯入的压力、旋转扭矩、给水压力的电压信号，地下测试杆件的数据采集存储器周期性(本实施例周期设定0.5秒)对各传感器信号分别进行采集放大、A/D转换和储存处理。

8、到预定深度73.60m，停止贯入，起拔过水钻杆、地下测试杆件和钻头。

9、卸下地下测试杆件中数据采集存储器的密封端盖，由其通讯接口连接于地上读数仪，两机通讯，上传时间信息的同时将对应上传时间的测试数据传输给地上读数仪，或者转存至数据卡。

10、地上读数仪根据测试数据分别建立与时间h(即深度)相对应的连续贯入的压力F、旋转扭矩N和给水压力W关系曲线，即F-h、N-h和W-h关系曲线，浏览、编辑并打印A4幅面的输出关系曲线图和对应的数据、柱面图形表格文件。

11、传输到地上读数仪或转存至数据卡的测试数据，通过通讯接口传输于上级计算机进行后处理，例如建立相应的数据库和打印输出关系曲线图或数据表格文件。

公知理论和实践说明，触探测试是根据探头反映的相关力的大小变化对土层进行力学分层，并在力学分层基础上进行初步物理性质分层，确定土层名称，进而为确定地基承载力、变形模量、抗剪强度等提供主要设计参数。

本方法涉及的相关力及其大小变化对于土层的力学分层和物理性质分层的实践说明，上述理论同样适用于本旋转触探测试方法，下面结合附图以对比法予以较详细说明。

附图3-1、3-2是上述实施例在层底深度1-36m范围内的地层分层柱状图，其中F-h，N-h，W-h关系曲线图是实际测试曲线图。曲线图中后标有“F-h”，“N-h”，“W-h”表示曲线名称。

为验证本方法的测试精度，在距本实施例钻孔1.0m的同一地层采用静力触探方法进行测试，所得层底深度1-36m的静力触探试验曲线图和相应的地层分层柱状图如附图4-1、4-2所示，曲线图中后标“q_cx”、“f_s”表示曲线名称。

以相同层底深度对比分析上述两组附图，其中旋转触探的贯入阻力F与静力触探锥头阻力q_cx相比较，旋转触探扭矩N与静力触探侧壁摩阻力f_s相比较，旋转触探水压力W作为地层分层的补充参数。经对比分析可知：两种方法的可比曲线在各深度的峰值其大小变化及连续关系曲线的走向变化相符，所反应地层分层与力学性质、物理性质一致。具体分析如下：

层底深度1.0m①层曲线的走向相同，变化点均在层底深度1.0m处。静力触探的地层分层柱状图定名为填土，而旋转触探贯入阻力F、扭矩N均较高，而给水压力W较低，也完全符合填土层夹杂物较多、松散的特点，其柱状图也定名为填土。

层底深度3.2m②层和7.00m③层曲线的走向相同，变化点均在层底深度3.2m处。静力触探柱状图将②层定为名粘土、③层定名为淤泥质粘土。旋转触探的②层贯入阻力F、扭矩N、给水压力W同样符合粘土的特点，而③层贯入阻力F、扭矩N、给水压力W均低于②层，完全符合淤泥质粘土强度较低的特点，其柱状图也定名为淤泥质粘土。

层底深度11.0m④层曲线的走向变化均不明显。静力触探锥头阻力q_cx比③层淤泥质粘土稍高，定名为粉质粘土。而旋转触探各参数值均较低，其中贯入阻力F也比③层淤泥质粘土稍高，与静力触探锥头阻力q_cx情况相符，故柱状图也定为粉质粘土。

层底深度12.2m⑤层，静力触探定名为粉质粘土，锥头阻力q_cx值约是④层的2倍。旋转触探曲线的走向与静力触探完全相同，变化点更明显，贯入阻力F也约是④层的2倍，故柱状图也定为粉质粘土。

层底深度13.2m⑥层，静力触探定名为粘土，锥头阻力q_cx是⑤层的0.74倍。旋转触探贯入阻力F、扭矩N均较低，而给水压力W却较高，完全符合粘土的特点，并且贯入阻力F是⑤层的0.81倍，与静力触探相符，故柱状图也定为粉质粘土。

层底深度14.5m⑦层，14.5m处的峰值都明显增大，静力触探定名为粉土，锥头阻力q_cx约是⑥层的5倍。旋转触探贯入阻力F、扭矩N均明显增大，而给水压力W却明显小于粘土，完全符合粉土土层密实、坚硬的特点(粉土给水压力W相对粘性土更容易消散)，贯入阻力F约是⑥层的3倍，与静力触探相符。

同理，图3-1与图4-1在层底深度15.1m、17.8m、18.7m各层的对比，图3-2与图4-2在层底深度23.5m、25.0m、27.0m、28.3m、30.5m、32.9m、34.5m、35.2m、36m各层的对比，两组附图曲线的走向相同，变化点基本相同，同一深度反应地层力学性质与岩性定名相符，说明本方法与成熟的静力触探揭示地层一致，具有同等精度和可靠性。

但本方法在反映很薄夹层时的参数变化比静力触探更加明显，如6.70m-6.9m淤泥质粘土，7.60-7.80m粉质粘土，说明本方法能明显反映力学性质微小差异，因此其测试精度和可靠性优于静力触探方法。

从以上分析也能清楚看出本方法根据给水压力W大小及其变化很容易准确的区分粘性土与砂土、粉土(砂土、粉土给水压力W相对粘性土更容易消散)，因此本方法对地层划分的准确程度也优于静力触探方法。

为验证本方法如附图3-3、3-4所示的、在静力触探不可及的层底深度37.7-73.60m范围内的测试精度，在距本实施例钻孔1.0m的同一地层采用钻探取样替代方法进行测试，所得层底深度37.7-74m的钻孔柱状图分别如附图5-1、5-2所示。

附图3-3、3-4是上述实施例在层底深度37.7-73.60m范围内的地层分层柱状图，其中F-h，N-h，W-h关系曲线图是实际测试曲线图。曲线图中后标有“F-h”，“N-h”，“W-h”表示曲线名称。

本方法根据贯入阻力F值、旋转扭矩N、给水压力W值变化和走向，依据前述分层原则进行地层划分，以相同层底深度对比分析上述两组附图，经对比分析可知：本方法曲线变化点处与钻探取样分层点一致，所反应地层分层与力学性质、物理性质一致。具体分析如下：

在层底深度37.8m、38.5m、40.0m、41.4m、42.6m、43.2m、44.6m、47.8m、51.0m、54.0m、57.2m、59.6m、61.5m、62.2m、64.3m、65.7m、66.8m、68.5m、69.6m、70.2m、71.8m、73.6m处，两种方法的柱状图同为土层分界点，同一深度反应地层力学性质与岩性定名相符，尤其本方法的粘性土与砂土、粉土分界点异常明显，说明本方法与钻探取样方法所揭示的地层一致。而本方法曲线图能准确反映很薄夹层地层力学性质的能力比钻探替代手段更加明显，如60.70-61.10m粉质粘土中夹粉土，64.40-64.80m粉质粘土中夹粉土等，说明本方法与深层钻探替代手段测试精度相比有明显提高。

由于本发明的旋转触探测试方法具有连续测试的特点，所反映的地层物理性质、力学强度变化的效果优于替代手段。

本方法的上述实施例所涉及的设备、特别是专用设备是：

地面组成——

1、旋转触探动力设备，包括触探车(钻机)及装载的静压和旋转动力装置。

2、循环给水***，包括旋转水龙头、水泵、过水探杆。

3、地上读数仪，它是由CPU、显示器、存储器、通讯接口及标准键盘、打印机组成的专用计算机，通讯接口包括连接上级计算机的数据传输接口。地上读数仪可以完成***标定、统一时钟和接收、存储各种测试数据、打印测试数据或关系曲线。

4、深度测量仪即脚机。

地下组成——

1、过水探杆及钻头；

2、位于钻头上部的、与钻头同步旋转、贯入的地下测试杆件，其结构如图6、7、8所示。

如图6所示，探杆为一细而长的圆柱体，其直径与所连接的过水钻杆相当。图6的地下测试杆件表面可见部件有上接头1、上外套2、筒形中接头3、下外套4和下接头5。探杆上端由上接头1螺纹连接于过水钻杆，探杆下端的下接头5用于螺纹连接钻头。

图7中，筒形中接头3螺纹连接于上接头1底端，传动套6螺纹连接于筒形中接头3的底端。传动套6的底端设有内接头8，扭力套10上端的外螺纹部与内接头8螺纹连接，内接头8还套装有扭力套10的隔离套9，该隔离套9由外螺纹部的螺母13紧固。扭力套10的底端与下接头5螺纹连接，筒形中接头3和传动套6构成容纳数据采集存储器的腔体。内接头8的内螺纹部与数据采集存储器的筒形壳体7底端螺纹连接。内接头8为空心接头，其空心部是过线孔。

上接头1及依次螺纹连接的筒形中接头3、传动套6、内接头8、扭力套10和下接头5构成了本杆件的主体。

图7中，上接头1与筒形中接头3表面螺纹连接有上外套2，上接头1与筒形中接头3结合部与上外套2之间设有过水空间，上接头1设有连通过水钻杆和该过水空间的沟道14。

筒形中接头3与下接头5表面螺纹连接有下外套4，传动套6、扭力套10的隔离套9与下外套4之间设有过水空间，该过水空间所对应的下接头5设有连通钻头水道的过水孔12。如图7、8所示，筒形中接头3设有连通上外套2和下外套4所对应的过水空间的沟道14。

图7所示的扭力套10以及扭力套中安装的各传感器可称为测试探头，其具体结构见图9。

如图9所示，扭力套10上端与内接头8的外螺纹部螺纹连接，下端与下接头5的外螺纹部螺纹连接。扭力套10外表面的环形凹槽处固定有电阻应变片15而构成扭力传感器。内接头8的外螺纹部套装有位于扭力套外侧、并且其底端部与下接头5相接合的隔离套9，隔离套由紧固螺母13固定于上接头。隔离套9与上、下接头之间分别设有密封胶圈16。

下接头5的安装旋转钻头的内螺纹腔体其腔顶部设有由承压板17和电阻应变片15构成的水压传感器，并由空心紧固螺母18固定。承压板17与下接头5的内螺纹腔体之间设有密封胶圈16。

水压传感器下部的内螺纹腔体设有连通腔体内外的过水孔12，其作用是使本探头以外的给水装置与旋转钻头水道相连通，并将水压传递于水压传感器。

下接头5上部螺纹连接有顶杆19，套装于顶杆的盲管20其端沿支撑于内接头8内侧端，由顶杆19、盲管20和固定于盲管外表面的电阻应变片15构成压力传感器。

下接头5的中心轴孔、顶杆19的轴肩斜孔和盲管20一端沿直孔构成水压传感器信号线的过线孔道21。扭力套10环形凹槽处的直孔和盲管20另一端沿直孔构成扭力传感器信号线的的过线孔道21。经有关过线孔道21引出的水压传感器和扭力传感器的信号线从内接头8设置的出线孔22引出连接于数据采集存储器。压力传感器的信号线从内接头8的出线孔22直接引出连接于数据采集存储器。

图7所示地下测试杆件的数据采集存储器结构见图10、11。

如图10所示，筒形壳体7设有侧盖7-1，筒形壳体的下端螺纹连接于内接头8的内螺纹部。筒形壳体中设置具有模拟量整形放大电路、主控CPU、储存器、时钟电路和通讯接口的电路板23和电池组电源。测试探头各传感器信号线由插接件24引入电路板。电路板设置的通讯接口插接件25设在筒形壳体的上端，座圈26和螺纹密封连接于座圈的端盖27构成通讯接口插接件25的插口。

如图11所示，数据采集存储器的主控CPU芯片IC5、储存器芯片IC6、时钟电路IC7和全双工的RS232通讯接口IC8构成单片机。模拟量整形放大电路IC1-4构成四输入通道，它与传感器输入模拟量的个数相对应。各整形放大电路的输出连接于主控CPU芯片IC5的模拟量输入端，时钟电路IC6同步于地上地上读数仪的时钟。本实施例的电池组电源设置在图10所示的电路板23。

Claims (8)

1、岩土工程原位旋转触探的测试方法，其特征在于由以下步骤组成：

(1)旋转触探车就位，进行支腿、调平；

(2)设置泥浆坑，注入水或泥浆，旋转触探车泥浆泵和旋转水龙头由管路连通泥浆坑；

(3)在地面将地下测试杆件经其通讯接口连接于地上读数仪，地上读数仪完成程序规定内容，包括传感器检查、初始值设置和确认、时钟设定，使地下测试杆件与地上读数仪时钟同步；

(4)地上地上读数仪显示地下测试杆件初始值正常稳定后，断开地下测试杆件与地上读数仪的连接，地上读数仪与探头深度记录仪相接，并进入现场测试选项程序；

(5)将地下测试杆件的下接头安装钻头，上接头连接于过水钻杆；

(6)启动泥浆泵将水或泥浆作为冲洗液，通过旋转水龙头、过水钻杆、地下测试杆件和钻头出水口实现水循环；

(7)启动旋转触探车的液压操作***，由具有旋转和向下压力作用的动力头带动过水钻杆、地下测试杆件和钻头向下旋转贯入，地下测试杆件的压力传感器、扭矩传感器和水压传感器连续输出表示随深度变化的连续贯入的压力、旋转扭矩、给水压力的电量信号，地下测试杆件的数据采集存储器周期性同时对各传感器信号分别进行采集放大、A/D转换和储存处理；

(8)到预定深度，停止贯入，起拔过水钻杆、地下测试杆件和钻头；

(9)卸下地下测试杆件，由其通讯接口连接于地上读数仪，将地下测试杆件采集存储的测试数据传输到地上读数仪或转存至数据卡；

(10)地上读数仪根据测试数据分别建立与时间h相对应的连续贯入的压力F、旋转扭矩N和给水压力W的关系曲线，即F-h、N-h和W-h关系曲线，浏览、编辑并打印A4幅面的输出关系曲线图和对应的数据、柱面图形表格文件。

2、根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：所述的传输到地上读数仪或转存至数据卡的测试数据，传输于上级计算机进行后处理。

3、岩土工程原位旋转触探的专用设备，其特征在于：由CPU、显示器、存储器、通讯接口及专用键盘、打印机组成地上读数仪，地上读数仪设置有***控制程序；地下测试杆件由连接过水钻杆的上接头、连接于上接头底端的筒形中接头、连接于筒形中接头底端的传动套、连接于传动套底端的内接头、连接于内接头底端的扭力套和连接于扭力套底端、并安装钻头的下接头构成杆件主体，内接头支撑并固定有位于扭力套外侧的隔离套，筒形中接头和传动套构成数据采集存储器腔体，数据采集存储器的壳体支撑于内接头，上接头与筒形中接头表面设有上外套，上接头与筒形中接头结合部与上外套之间设有过水空间，上接头设有连通过水钻杆和该过水空间的沟道，筒形中接头与下接头表面设有下外套，下外套与传动套、隔离套之间设有过水空间，该过水空间所对应的下接头设有连通钻头水道的过水孔，筒形中接头设有连通前述两过水空间的沟道；扭力套和固定其外表面的电阻应变片构成扭力传感器，下接头的安装旋转钻头的内螺纹腔体其腔顶部设有由承压板和电阻应变片构成的水压传感器，下接头上部设有顶杆，套装于顶杆的盲管其端沿支撑于上接头内侧端，由顶杆、盲管和固定于盲管外表面的电阻应变片构成压力传感器，上接头设有各传感器的出线孔。

4、根据权利要求3所述的专用设备，其特征在于：所述的扭力套其外表面设有环形凹槽，电阻应变片固定于环形凹槽。

5、根据权利要求3所述的专用设备，其特征在于：所述的隔离套底端部与下接头相接合，隔离套与上、下接头之间分别设有密封胶圈。

6、据权利要求3所述的专用设备，其特征在于：所述的下接头、顶杆、盲管和扭力套分别设有连通上接头出线孔的过线孔道。

7、根据权利要求3所述的专用设备，其特征在于：所述的上接头设有内螺纹部，数据采集存储器壳体与该内螺纹部螺纹连接。

8、根据权利要求3所述的专用设备，其特征在于：所述的数据采集存储器设有带侧盖的筒形壳体，筒形壳体中设置具有模拟量输入信号整形放大电路、主控CPU、储存器、时钟电路和通讯接口的电路板和电池组电源，其中主控CPU、储存器、时钟电路和通讯接口构成单片机，整形放大电路构成的输入通道其个数与传感器模拟量输入的个数相对应，整形放大电路的输出连接于主控CPU模拟量输入端，时钟电路同步于地上地上读数仪，通讯接口插接件的插口是由筒形壳体端部的座圈和螺纹连接于座圈的密封端盖构成。

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