申请/专利权人：天津大学

申请日：2024-01-31

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN117845864A

主分类号：E02D1/02

分类号：E02D1/02

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.26#实质审查的生效;2024.04.09#公开

摘要：本发明公开了一种基于仿生学的静力触探自主贯入系统，包括控制器、上部膨胀装置、加载装置、下部展缩装置和静力触探探头；上部膨胀装置包括包围带有透水孔的空心圆柱筒外的弹性膜；加载装置包括四组液压加载单元；下部展缩装置包括六个可径向展缩的金属叶片。通过向弹性膜内充水使其膨胀挤压周围土体，用于提供加载装置伸长时所需反力。通过控制加载装置中四组液压加载单元可使探头竖向贯入土体和改变前进方向。金属叶片展开时，其上方的土体承载力提供加载装置缩短时所需的反力。本发明无需在地表设置反力装置及在加载装置与静力触探探头之间设置探杆。本发明对周围环境扰动小，可用于大型机械难以到达的地点，拓展了静力触探试验场地适用范围。

主权项：1.一种基于仿生学的静力触探自主贯入系统，包括控制器、上部膨胀装置3、加载装置2、下部展缩装置4和静力触探探头1，其特征在于，所述上部膨胀装置3包括膨胀装置壳体，所述膨胀装置壳体由膨胀装置底座11、膨胀装置侧壁和膨胀装置顶板12构成，所述膨胀装置顶板12设有注水孔19，所述膨胀装置侧壁包括空心圆柱筒13，所述空心圆柱筒13的筒壁上设有透水孔14，所述空心圆柱筒13的外围包覆有弹性膜15；所述空心圆柱筒13的上下两端分别与所述膨胀装置底座11和所述膨胀装置顶板12固定连接，所述弹性膜15的上下两端分别与所述膨胀装置底座11和膨胀装置顶板12密封连接；当需要上部膨胀装置3提供反力时，自所述注水口19向空心圆柱筒13内注入压力水，压力水通过透水孔14充入弹性膜15；所述加载装置2包括加载装置壳体，所述加载装置壳体由加载装置底座5、加载装置侧壁7和加载装置顶板6构成，所述加载装置侧壁7由周向刚性、轴向可伸缩的材料制成；所述加载装置底座5与加载装置顶板6之间、按照前后对称和左右对称分别设置有四组液压加载单元，每组液压加载单元包括液压缸8、活塞9和活塞杆10；所述上部膨胀装置底座11和加载装置顶板6之间固定相连；自所述膨胀装置顶板12依次经过所述空心圆柱筒13和所述上部膨胀装置底座11至所述加载装置顶板6贯穿的设有一个钢管26，所述液压缸8的液压管路通过所述钢管26外接至液压泵；所述加载装置底座5的底面中心位置处设有轴承孔24，在所述轴承孔的外围设有呈放射状布置的六个直线滑槽23；所述下部展缩装置4包括六个金属叶片17和由伺服电机25带动的中心转轴16，所述中心转抽16上固定有转臂架，所述转臂架包括六个固定杆18，所述固定杆18的一端与所述转轴16固定；六个固定杆18与六个金属叶片17之间分别设有传动及执行机构，所述传动及执行机构包括连杆22，所述连杆22的一端通过铰轴21与固定杆18另一端铰接，所述连杆22的另一端通过铰链27铰接有滑块20，所述滑块20嵌装在所述直线滑槽23内、并与所在直线滑槽23滑动配合；每个金属叶片17分别与同一传动及执行机构中的铰轴21和铰链27铰接；控制并驱动所述伺服电机25正转或反转做60°旋转，所述中心转轴16通过传动及执行机构带动所有金属叶片17同步旋转、并沿所述中心转轴16的径向展缩移动；所述静力触探探头1内包含均与所述控制器相连的锥尖阻力传感器、侧壁摩阻力传感器、孔隙水压力传感器和测斜传感器；所述伺服电机25、所述液压泵、注水管均与所述控制器相连。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 天津大学 一种基于仿生学的静力触探自主贯入系统

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