一种勘察外业地层划分系统

技术领域

本发明涉及勘察外业技术领域，特别涉及一种勘察外业地层划分系统。

背景技术

岩土工程勘察的最主要目的其实就是考察清楚勘察场地的地层的结构特征和地层空间变化规律以及地层所受的物理力学状态。在工程建设之前对地层进行划分，明确对于工程设计、施工不利及有利的地质条件，科学的地层划分能够提升工程建设质量，规避工程建设的事故风险。

在岩土工程勘察现场进行钻探时，现场技术人员需要在完成钻机钻探并提钻卸管后，再检验地层变化及辨别地层信息，因此地层的变化及地层信息辨别具有滞后性。同时，由于粉质黏土与粉土性质和性状相似，很难在野外勘察场地直接进行实验，只能依据技术人员的工程经验进行辨别，因此受制于技术人员的专业素质水平的差异，对于地层的分辨也会存在差异，甚至出现判断错误，进而导致地层分层的严重失误，对后续在这片土地上的岩土利用整治和土地改造产生不利影响。

发明内容

本发明目的之一在于提供了一种勘察外业地层划分系统，采用激光位移传感器和压力传感器采集岩土工程地层数据信息，通过数据传输模块完成数据的无线传输，并通过移动终端及时记录并处理岩土工程勘察过程中地层的深度和压力信息，获取地层岩土类型信息。该系统不受现场技术人员的专业素质水平高低的影响，提高了采集地层信息数据的及时性和准确性；减少了人力、物力等方面的投入，提升了岩土工程勘察地层信息的工作效率；实现岩土工程勘察地层的数据信息的数字化管理。

本发明实施例提供的一种勘察外业地层划分系统，包括：电源供电模块、压力贯入模块、触探感知模块、数据传输模块和终端展示模块；

压力贯入模块将触探感知模块压入目标土层；在触探感知模块被压入目标土层的过程中，终端展示模块通过数据传输模块获取触探感知模块采集的目标土层的岩土地层的数据信息，并基于数据信息进行地层信息的记录及处理，获取地层岩土类型信息；

其中，触探感知模块包括：触探杆、触探头、设置在触探头上的激光位移传感器和第一压力传感器、以及设置在触探杆的侧壁上的第二压力传感器。

优选的，压力贯入模块包括：加压装置和反力装置。

优选的，数据传输模块包括：蓝牙装置。

优选的，终端展示模块包括：移动终端。

触探感知模块还包括：套设在触探杆外周的岩芯管；触探头突出岩芯管下端面设置。

优选的，岩芯管下端面设置为锯齿状；岩芯管的侧面靠近下端面处设置有阶梯。

优选的，触探杆的上端与压力贯入模块连接。

优选的，终端展示模块基于数据信息进行地层信息的记录及处理，获取地层岩土类型信息，执行如下操作：

解析所述数据信息，确定触探头的深度（Z）和锥尖阻力（ZJ）、触探杆侧壁阻力（CB）；

基于锥尖阻力（ZJ）和触探杆侧壁阻力（CB）数据信息，计算压力贯入时摩阻比（MZ）；

以所述触探头的深度为纵坐标、以压力为横坐标，获取锥尖阻力（ZJ）、触探杆侧壁阻力（CB）、压力贯入时摩阻比（MZ）在压力贯入中变化曲线；

基于预设的地层判断库，确定地层岩土类型信息；

基于不同深度的地层岩土类型信息，绘制地层岩土类型变化柱状图。

本发明提供的一种勘察外业地层划分系统具有如下有益效果：

一、采用传感器及时获取岩土地层的数据信息，不受现场技术人员的专业素质水平高低的影响，提高岩土地层数据采集的及时性和准确性。

二、采用蓝牙传输技术实现地层信息数据的无线传输，不受现场是否具备有线电缆的影响，提高数据传输的可靠性。

三、通过移动端APP及时记录并处理岩土工程勘察过程中地层的深度和压力信息，实现岩土工程勘察地层的数据信息的数字化管理。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种勘察外业地层划分系统的示意图；

图2为本发明实施例中一种触探感知模块的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种勘察外业地层划分系统，如图1和图2所示，包括：电源供电模块1、压力贯入模块2、触探感知模块3、数据传输模块4和终端展示模块5；

压力贯入模块2将触探感知模块3贯入目标土层，在触探感知模块3被贯入目标土层的过程中，感知探测目标土层的数据，数据通过数据传输模块4发送至终端显示模块5进行显示；

其中，电源电力模块1为触探感知模块3和压力贯入模块2提供电力；

为了实现压力贯入模块2将触探感知模块3贯入目标土层，压力贯入模块2包括：加压装置和反力装置，加压装置将触探感知模块压入目标土层中，反力装置则提供加压装置在贯入触探感知模块过程中所需反力；加压装置具体可以采用电动机及其带动的曲柄连杆，曲柄连杆底部与触探杆的顶部接触，反力装置具体可以采用复位减震作用的机构。

其中，触探感知模块3包括：触探头12和触探杆11；触探头12设置激光位移传感器13和第一压力传感器14，激光位移传感器13用于记录触探头位移距离，进而确定压入目标土层的深度（Z），第一压力传感器14用于记录触探头12的锥尖阻力（ZJ）；触探杆11侧壁设置第二压力传感器16，第二压力传感器16用于记录触探杆11侧壁阻力（CB）；

数据传输模块4包括：蓝牙装置，蓝牙装置设置在触探杆11内部；通过蓝牙装置可将采集的地层信息的无线传输至终端展示模块5。

终端展示模块5为移动终端，移动终端具体可为手机或平板等，在移动终端上有移动端APP，移动端APP用于接收数据传输模块4的数据信息，移动端APP具备记录地层数据信息、处理地层数据信息、预警提示等功能。

其中，记录地层数据信息就是将压力数据和位移数据对应关联并存储即可。

其中，处理地层数据信息的功能的实现具体为：位移距离对应了目标土层的深度（Z），通过第一压力传感器14和第二压力传感器16分别采集锥尖阻力（ZJ）和侧壁阻力（CB），基于ZJ和CB数据信息，计算得到压力贯入中摩阻比（MZ），然后根据深度和阻力信息绘制锥尖阻力（ZJ）、侧壁阻力（CB）、摩阻比（MZ）在压力贯入中变化曲线，基于预设的地层判断库，分析地层岩土类型信息；然后将深度（Z）和地层岩土类型信息对应关联，绘制地层岩土类型柱状图。

其中，预警提示功能需要用户进行人工设置，具体为用户可以设置当某个指定的地层类型的厚度达不到预设的第一设置值，发出报警；或者，当某个指定的地层类型的厚度超出预设的第二设置值，发出报警。

此外，移动终端APP可以将记录和处理的地层信息及地层岩土类型信息发送至后台服务器保存。

本发明提供的勘察外业地层划分系统，通过采集在触探感知模块贯入目标地层过程中深度（Z）、锥尖阻力（ZJ）和侧壁阻力（CB）信息，采集的数据信息经由蓝牙装置传输至移动终端的移动端APP，利用移动端APP根据数据信息进行地层信息的记录及处理，获取地层岩土类型信息，从而提升了岩土工程勘察地层信息的效率，并提高了采集地层信息数据的准确性，实现岩土工程勘察地层的数据信息的数字化管理。

在一个实施例中，触探感知模块3还包括：套设在触探杆11外周的岩芯管15；触探头12突出岩芯管15下端面设置。

为了便于切割地层，岩芯管15下端面设置为锯齿状；岩芯管15的侧面靠近下端面处设置有阶梯。

为了实现触探杆11的贯入，触探杆11的上端与压力贯入模块2连接。

终端展示模块5基于数据信息进行地层信息的记录及处理，获取地层岩土类型信息，执行如下操作：

解析所述数据信息，确定触探头的深度（Z）和锥尖阻力（ZJ）、触探杆侧壁阻力（CB）；

基于锥尖阻力（ZJ）和侧壁阻力（CB）数据信息，计算压力贯入时摩阻比（MZ）；

以所述触探头的深度为纵坐标、以压力为横坐标，获取锥尖阻力（ZJ）、侧壁阻力（CB）、摩阻比（MZ）在压力贯入中压力变化曲线；

基于预设的地层判断库，将采集的锥尖阻力（ZJ）、侧壁阻力（CB）、摩阻比（MZ）数据与地层判断库建立关联，确定地层岩土类型信息；

其中，地层判断库根据规范及岩土工程经验编制，具体判断内容包括锥尖阻力（ZJ）、侧壁阻力（CB）、摩阻比（MZ）等阻力参数和压力变化曲线特征，具体如表1所示。

基于不同深度的地层岩土类型信息，绘制地层岩土类型变化柱状图。

表1地层判断库具体判断内容

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显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。