一种标贯动探试验数据自动采集方法

技术领域

本发明属于土木建筑工程地质勘察技术领域，具体涉及一种标贯动探试验数据自动采集方法。

背景技术

标贯动探试验是岩土工程勘察中的重要测试手段之一，它是利用一定质量的落锤，以一定高度的自由落距将标准规格的贯入器或圆锥形探头打入地层，根据贯入器或圆锥形探头在贯入地层一定深度的锤击数来判断土层的性质，在现场试验过程要取得的技术参数有探杆长度、锤击数和贯入度。

传统的标贯动探试验方法，是通过人工测量钻杆长度来取得探杆长度参数，通过在钻杆上做标记来确定贯入器或圆锥形探头贯入地层的深度，通过人工计数来取得试验锤击数。传统的方法存在问题是不但费时费力，而且基本都是人工操作，测量误差大，自动化程度不高，人为干扰因素大，可信度存疑等局限问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种标贯动探试验数据自动采集方法，实现标贯动探试验过程的自动测量和记录，改善目前试验数据人工记录的现状，为岩土工程勘察原位试验实现自动化奠定基础。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种标贯动探试验数据自动采集方法，包括如下步骤：

步骤一：数据采集

锤垫在重锤击打下，产生震波，震动检波器接收所述震波并记录震波在钻杆内的传输速度v和从震击开始到首次接收到回波的时间t；

震动传感器采集震动信号；

三轴加速度计和捷联惯导模块采集锤垫运动时的三维加速度；

步骤二：数据传输

步骤一中震动检波器、震动传感器、三轴加速度计和捷联惯导模块采集的数据通过无线或有线方式经数据存储器输送至数据处理模块；

步骤三：数据处理

1)数据处理模块取震波在钻杆内的传输速度v和从震击开始到首次接收到回波的时间t的1/2乘积得到探杆长度l；

2)数据处理模块将震动传感器产生的电信号个数累加即得锤击数N；

3)数据处理模块将锤垫运动时的三维加速度进行二次积分运算并得到每次重锤击打后锤垫运动的位移量，逐次累加取得锤垫的竖直运动距离，该距离即为标贯器或圆锥探头贯入地层的贯入度Δ；

步骤四：数据获取

步骤三中分析得出的探杆长度l、贯入度Δ、锤击数N以无线或有线方式传输至移动终端，供试验人员查看。

具体地，所述震动检波器、震动传感器、三轴加速度计和捷联惯导模块安装于锤垫底部。

具体地，所述数据存储器采用SD卡。

本发明的有益效果：

1)本发明通过对采集到的震波进行分析和处理，可取得标贯动探试验杆长数据；本发明通过对采集到的震波进行分析和处理，可得出试验锤击数的数据；对三轴加速度计和捷联惯导模块采集到的三维运动数据进行二次积分运算，计算出锤垫竖直位移量便是试验过程中标贯器或圆锥探头的贯入度；

2)本发明实现标贯动探试验过程的自动测量和记录，改善目前试验数据人工记录的现状，为岩土工程勘察原位试验实现自动化奠定基础。

附图说明

图1为本发明工作流程图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

本发明所用装置为：锤垫底部安装有数据采集装置，数据采集装置包括震动检波器、震动传感器、三轴加速度计和捷联惯导模块；数据采集装置通过无线或有线方式与数据存储器连接；数据存储器通过无线或有线方式与数据处理模块连接，数据处理模块通过无线或有线方式与移动终端连接。

如图1所示，本发明的采集方法包括如下步骤：

步骤一：数据采集

1)锤垫在重锤的击打下，产生震波，该震波沿钻杆向下传导，当震波到达钻杆另一端时，会产生回波，并沿钻杆上行，再一次到达锤垫，形成一组不断衰减的震动波形。锤垫在重锤击打下，产生震波，震动检波器接收震波，并对接收到的震波进行滤波处理，分析得到震波从震击开始到首次接收到回波的时间t和震波在钻杆内的传输速度v；

2)震动传感器采集震动信号；

3)三轴加速度计和捷联惯导模块采集锤垫运动时的三维加速度；

步骤二：数据传输

步骤一中震动检波器、震动传感器、三轴加速度计和捷联惯导模块采集的数据通过无线或有线方式经数据存储器输送至数据处理模块；

数据存储器采用SD卡；

步骤三：数据处理

1)数据处理模块取震波在钻杆内的传输速度v和从震击开始到首次接收到回波的时间t的1/2乘积得到探杆长度l；

2)数据处理模块将震动传感器产生的一串不断衰减信号个数累加即得锤击数N；震动传感器从开始触发接收到数据到结束接收数据的次数，便为1次完整试验过程的锤击过程，累加震动次数得出锤击数；

3)数据处理模块将锤垫运动时的三维加速度进行二次积分运算并得到每次重锤击打后锤垫运动的位移量，逐次累加取得锤垫的竖直运动距离，该距离即为标贯器或圆锥探头贯入地层的贯入度Δ；

步骤四：数据获取

步骤三中分析得出的探杆长度l、贯入度Δ、锤击数N以无线或有线方式传输至移动终端，供试验人员查看；最终实现标贯动探试验过程的自动测量和记录，改善目前试验数据人工记录的现状，为岩土工程勘察原位试验实现自动化奠定基础。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。