野外地質工作中儀器車上的設備都有哪些

㈠ 測繪人員常用的儀器有哪些主要的用途又是什麼

常用的工程測量儀器有：

1、水準儀，它是為水準測量提供水平視線和對水準標尺進行讀數，主要功能是測量兩點間的高差,測高程，利用視距測量原理，還可測量兩點間的水平距離。

2、全站儀，全站儀在側站上一經觀測，必要的觀測數據如斜距、豎直角、水平角均能自動顯示，而且可在同一時間內得到平距、高差、點的坐標和高程。

如果通過傳輸介面把全站儀野外採集的數據終端與計算機、繪圖機連接起來，配以數據處理軟體和繪圖軟體，即可實現測圖自動化。全站儀一般用於大型工程的場地坐標測設和復雜工程的定位和細部測設。

3、經緯儀，是對水平角和豎直角進行測量，主要功能是測量兩個方向之間的水平夾角和豎直角，藉助水準尺，利用視距測量原理，還可測量兩點的水平距離和高差。

(1)野外地質工作中儀器車上的設備都有哪些擴展閱讀：

在工程建設中規劃設計、施工及經營管理階段進行測量工作所需用的各種定向、測距、測角、測高、測圖以及攝影測量等方面的儀器。

1、長度測量工具；

2、溫度測量工具；

3、時間測量工具；

4、質量測量工具；

5、力的測量工具；

6、電流、電壓、電阻測量工具；

7、聲音測量儀器；

8、無線電測量儀器；

9、折射率和平均色散測量儀器。

最早在機械製造中使用的是一些機械式測量工具，例如角尺、卡鉗等。16世紀，在火炮製造中已開始使用光滑量規。

1772年和1805年，英國的J.瓦特和H.莫茲利等先後製造出利用螺紋副原理測長的瓦特千分尺和校準用測長機。

㈡ 　靜力觸探測試法的儀器設備

靜力觸探設備，俗稱靜力觸探儀，一般由三部分構成，即：①靜力觸探頭：地層阻力感測器；②量測記錄儀表：測量與記錄探頭所受各種阻力；③貫入系統：包括觸探主機與反力裝置，共同負責將探頭壓入土中。觸探主機藉助探桿將裝在其底端的探頭壓入土中；反力裝置則提供主機在貫入探頭過程中所需之反力。目前廣泛應用的靜力觸探車集上述三部分為一整體。靜力觸探車具有貫入深度大（貫入力一般大於10t）、效率高和勞動強度低的優點。但它僅適用於交通便利、地形較平坦及可開進汽車的勘測場地使用。貫入力等於5t或小於5t者，一般為輕型靜力觸探儀。使用時，一般都將上述三部分分開裝運到勘測現場，進行測試時再將三部分有機地聯接起來。在交通不便、勘測深度不大或土層較軟的地區，輕型靜力觸探應用很廣。它具有便於搬運、測試成本較低及靈活方便之優點。靜力觸探儀的貫入力一般為2t—20t，最大貫入力為20t，因為細長的探桿受力極限不能太大，太大易彎曲或折斷。貫入力為2t—3t者，一般為手搖鏈式電測十字板－觸探兩用儀。貫入力大於5t者，一般為液壓式主機。現介紹幾種主要的和常用的觸探儀。

（一）常用靜力觸探儀介紹

1.CLD型靜力觸探－十字板剪切兩用儀

由四川省建築科學研究所與華東電力設計院研製，目前由上海市新衛機器廠、浙江南光地質儀器廠及江蘇如皋工程勘測機械廠等生產（參見本書第六章圖6—3）。

CLD-1型，最大貫入力為2t，總重（包括工具）0.2t，配用探頭面積為10cm²，配用十字板尺寸為50mm×100mm×2mm，主機重50kg，最大外形尺寸為100cm×30cm×145cm。本機輕便，一機多用，特別適用於軟土地區。

CLD-3型，最大貫入力為3t，主機重65kg，可兩面手搖，主機架比CLD-1型堅固，其它規格同CLD-1型。本機貫入力比CLD-1型加大，輕便，貫入深度也相應提高。

2.托掛式靜探儀

由鐵道部科學研究院第三設計院設計，由浙江寧波勘測機械廠（現為鎮海電訊廠勘測機械分廠）生產，型號為DY-5型。該機具有小巧輕便、結構緊湊等特點，屬輕型靜探儀。其主要技術參數如下：額定貫入力為5t，額定起拔力為7.6t，貫入速率為0.5—1.6m/min，起拔速率為3m/min，油缸行程為0.5m。

由中國船舶工業總公司勘察研究院研製，由杭州市富陽科學儀器廠生產的MJ-2型拖掛式靜力觸探機，具有輕便靈活、佔地小、性能穩定等優點，屬中等貫入能力的設備。其主要性能及技術規格如下：總貫入力為10t，貫入速度為1m/min，起拔速度為2m/min，最大行程為1.2m，整機重430kg，外形尺寸為385cm×135cm×230cm，動力為3.5/4.5kW，電源電壓為380V，有地錨4—8個。

3.靜力觸探車

目前，我國生產靜力觸探車的廠家較多，主要有浙江寧波勘測機械廠、江蘇省如皋勘測機械廠、大連拉伸機廠、沈陽探礦機械廠及上海地質儀器廠等。各廠生產的觸探車貫入能力都已達到20t，都有封閉式車箱，可以在不受氣候條件影響下進行野外作業。

現將浙江寧波勘測機械廠的產品規格列於表2—2中。

（二）探頭

1.探頭的種類及規格

探頭是靜力觸探儀的關鍵部件。它包括摩擦筒和錐頭兩部分，有嚴格的規格與質量要求。目前，國內外使用的探頭可分為三種類型（見圖2—22）。

（1）單用（橋）探頭：是我國所特有的一種探頭類型。它是將錐頭與外套筒連在一起，因而只能測量一個參數。這種深頭結構簡單，造價低，堅固耐用，是我國使用最多的一種探頭。它對推動我國靜力觸探測試技術的發展和應用起到了積極的作用，自60年代初開始應用以來，積累了相當豐富的經驗，已建立了關於測試成果和土的工程性質之間眾多的經驗關系式。由於測試成本低，被勘測單位廣泛採用。但應指出，這種探頭功能少，其規格與國際標准也不統一，不便於開展國際交流，其應用受到限制。

（2）雙用（橋）探頭：它是一種將錐頭與摩擦筒分開，可同時測錐頭阻力和側壁摩擦力兩個參數的探頭。國內外普遍採用，用途很廣。

表2—2寧波勘測機械廠生產的觸探儀

（3）多用（孔壓）探頭：它一般是在雙用探頭基礎上再安裝一種可測觸探時產生的超孔隙水壓力裝置的探頭。70年代末，國外開始應用。國內已引進多種，如中國地質大學等引進的Fugro孔壓靜探儀。國內已研製成功，如上海同濟大學研製的孔壓探頭，已由浙江溫嶺南光地質儀器廠生產。還有鐵道部科學研究院研製的孔壓探頭。孔壓探頭最少可測三種參數，即錐尖阻力、側壁摩擦力及孔隙水壓力，功能多，用途廣，在國外已得到普遍應用。在我國，也會得到越來越多的應用。

此外，還有可測波速、孔斜、溫度及密度等的多功能探頭，不再一一介紹。常用探頭規格見表2—3。

探頭的功能越多，測試成果也越多，用途也越廣；但相應的測試成本及維修費用也越高。因而，應根據測試目的和條件，選用合適的探頭。表2—3中所列探頭的底面積不同，主要是為了適應不同的土層強度。探頭底面積越大，能承受的抗壓強度越高；另一個原因是可有更多的空間安裝附加感測器。但在一般土層中，應優先選用具國際標準的探頭，即探頭頂角為60°，底面積為10cm²，側壁摩擦筒表面積為150cm²的探頭，以便開展技術交流，便於應用和集思廣益。

圖2—22靜力觸探探頭類型

a.單用探頭；b.雙用探頭；c.多用探頭

1—錐頭；2—頂柱；3—電阻應變片；4—感測器；5—外套筒；6—單用探頭的探頭管或雙用探頭側壁感測器；7—單用探頭的探桿接頭或雙用探頭的摩擦筒；8—探桿接頭；L—單用探頭有效側壁長度；D—錐頭直徑；a—錐角

表2—3常用探頭規格

2.有關探頭設計的問題

對此問題可扼要說明幾點：①探頭空心柱與其頂柱應有良好接觸，採用頂珠接觸最好，可使感測器受力均勻，也容易加工。②加工空心柱（彈性元件）的鋼材應具有強度高、彈性好、性能穩定、熱膨脹系數小及耐腐蝕等特徵。國內一般選用60Si₂Mn（彈簧鋼）和40CrMn鋼製作空心柱。其它部件可採用40Cr或45號鋼，需作好熱處理。③由式（2—41）可知，空心柱應變數的大小和地層阻力及空心柱環形截面積有關。在相同地層阻力的情況下，應變數越大（也就是越靈敏），它能承受的最大荷載也就會愈小。要兼顧這兩者，如前所述，可以選擇好的鋼材。但這還不夠，為適應不同地區、不同軟硬土層貫入的需要，目前廠家一般均生產幾種不同額定荷載（當空心柱材料一定時，就相當於不同截面積）的探頭選用。一般在軟土地區可選用額定荷載小一些的比較靈敏的探頭；反之，則選用額定荷載大一些的探頭。④鐵道部「靜力觸探技術規則（TBJ37-93）」規定：探頭規格、各部加工公差和更新標准應符合表2—4、表2—5和圖2—23、圖2—24的要求，⑤探頭的絕緣性能，應附合下列規定：探頭出廠時的絕緣電阻應大於500MΩ，並且在500kPa水壓下恆壓2h後，其絕緣電阻仍不小於500MΩ。用於現場測試的探頭，其絕緣電阻不得小於20MΩ。⑥對於各種探頭，自錐底起算，在1000mm長度范圍內，任何與其連接的桿件直徑不得大於探頭直徑；為降低探桿與土的摩擦阻力而需加設減摩阻器時，亦只能在此規定范圍以上的位置設置。⑦探頭貯存應配備防潮、防震的專用探頭箱（盒），並存放於乾燥、陰涼的處所。

表2—4單橋探頭規格

表2—5雙橋探頭及孔壓探頭規格

續表

註：①a=F_A/A,F_A=1/4πd²，對孔壓探頭a值不受限制。

②e₁、e₂為工作狀態下的間距。

圖2—23單橋探頭外形圖

圖2—24雙橋探頭（上）及孔壓探頭（下）形狀圖

（三）量測記錄儀表

我國的靜力觸探幾乎全部採用電阻應變式感測器。因此，與其配套的記錄儀器主要有以下4種類型：①電阻應變儀；②自動記錄繪圖儀；③數字式測力儀；④數據採集儀（微機）。

1.電阻應變儀

從60年代起直到70年代中期，一直是採用電阻應變儀。電阻應變儀具有靈敏度高、測量范圍大、精度高和穩定性好等優點。但其操作是靠手動調節平衡，跟蹤讀數，容易造成誤差；而且不能連續讀數，只能間隔進行（一般5—10s，即每貫入10—20cm），不能得到連續變化的觸探曲線。經過改進，出現了數字式測力儀，如上海新衛機器廠生產的數字測力儀和新達電訊廠生產的JC-X₂靜力觸探測量儀。數字式測力儀與過去使用的應變儀比較，其優點是：體積小、重量輕，不用手動跟蹤，用數字顯示不容易看錯，還可以把率定系數輸入儀器內直接讀取阻力值。由武漢市勘測院設計，由武漢無線電廠生產的數字式測力儀即具有上述功能。上述兩種儀表的主要缺點是需人工記錄。

2.自動記錄儀

為了實現自動記錄，於是就出現了自動記錄儀。我國現在生產的靜力觸探自動記錄儀都是用電子電位差計改裝的。這些電子電位差計都只有一種量程范圍。為了在阻力大的地層中能測出探頭的額定阻力值，也為了在軟層中能保證測量精度，一般都採用改變供橋電壓的方法來實現。早期的儀器為可選式固定橋壓法，一般分成4—5檔，橋壓分別為2、4、6、8、10V，可根據地層的軟硬程度選擇。這種方式的優點是電壓穩定，可靠性強；但資料整理工作量大。現在已有可使供橋電壓連續可調的自動記錄儀。圖2—25是ZSJ-2型雙筆自動記錄儀工作原理圖。

（1）自動記錄儀工作原理：如圖2—25所示，由感測器送來的被測直流信號，經測量電路與儀表內補償電壓進行比較後產生一不平衡電壓，經放大器放大10^5—6倍後獲得足夠大的功率驅動可逆電機轉動。可逆電機經過一套機械傳動裝置，一面帶動測量電路中的滑線電阻的滾動觸點，使補償電壓與被測信號平衡；一面帶動指針和記錄筆沿著有分度的標尺左右移動。此時放大器中無信號輸入和輸出，電機停止轉動，指針在分度尺上的指示值即為被測信號的電壓值。如果被測信號發生變化，則新產生的電位差值信號又被送至放大器，使滑線電阻的滾動觸點又移動到一個新的平衡點，被測信號與補償電壓又達到新的平衡，指針又移到新的位置……。

與此同時，自整角機通過一套傳動機構，以一定速度卷動記錄紙。這樣，隨著指針移動和記錄紙卷動，記錄筆便在記錄紙上連續地記錄出各深度被測信號的大小——靜力觸探曲線。

（2）儀器主要組成部分：除走紙機構外，雙筆記錄儀各部分都由兩套組成。

圖2—25ZSJ-2型雙筆自動記錄儀工作原理圖

①測量電路：和應變儀一樣，也是採用雙電橋電路，所不同的是自動記錄儀採用的是直流內橋，傳輸的是直流信號。為對外橋路提供穩定的直流電壓，自動記錄儀專門增設了橋路穩壓電源。穩壓范圍一般為0—20V，連續可調，以適應標定探頭和貫入不同軟硬地層的需要。

②晶體管放大器：在記錄儀中，放大器的作用是把測量電路送來的直流信號△U放大成足以驅動可逆電機轉動的交流信號，並且當直流信號△U的極性改變時，輸出交流信號的相位也隨之改變，從而能帶動可逆電機正反轉動，使測量系統達到自動平衡。

③可逆電機：其作用前文已述及。

④儀表的走紙機構：靜力觸探自動記錄儀除了要把被測信號顯示出來外，還必須將信號隨深度變化的情況記錄在紙帶上，才能及時准確地記錄出地層各位置的阻力值。為此，記錄儀用一對自整角機取代了原電位差計走紙系統中的同步電機。發訊角機和摩擦輪通過齒輪組聯在一起，並安裝在觸探主機的底盤上，使摩擦輪緊貼觸探桿。當觸探桿下壓時，摩擦輪便隨著轉動，帶動發訊機的轉子旋轉。接收機固定在儀器內，並和走紙機構的齒輪組相聯接，當發訊機旋轉時它也跟隨旋轉，帶動記錄紙按1:100（或其它）比例移動，這樣就把觸探深度記錄下來了。

（3）優缺點：自動記錄儀與應變儀相比，靈敏度不如應變儀，它的量程小。但是，自動記錄儀有深度控制裝置，可以連續自動地記錄土層的貫入阻力曲線，提高了野外工作效率和質量，因而目前使用最廣。

3.數字式測力儀

數字式測力儀是一種精密的測試儀表。這種儀器能顯示多位數，具有體積小、重量輕、精度高、穩定可靠、使用方便、能直讀貫入總阻力和計算貫入指標簡單等優點，是輕便鏈式十字板－靜力觸探兩用機的配套量測儀表，國內已有多家生產。這種儀器的缺點是間隔讀數，手工記錄。

4.微機在靜探中的應用

以上介紹的量測記錄儀表的功能均不夠完善，有的只能人工間隔讀數，不能畫圖；有的只能畫圖，不能顯示列印數據。這些儀器雖還能滿足一般生產的需要，但資料整理時工作量大，效率低。用微型計算機採集和處理數據已在靜力觸探測試中得到了廣泛應用。如上海地質儀器廠和長春地質學院共同研製成功的GCJW-1型靜力觸探微機實時處理系統，全部操作採用漢字人機對話方式，便於一般人員掌握和操作。觸探時，可同時繪制錐尖阻力與深度關系曲線、側壁摩阻力與深度關系曲線；終孔時，可自動繪制摩阻比與深度關系曲線。通過人機對話能進行分層，並自動繪制出分層柱狀圖，列印出各層層號、層面高程、層厚、標高以及觸探參數值。該系統在工作參數選擇、參數處理、公式選擇及漢字繪製表頭、圖表等方面都比較靈活新穎，可與多種靜力觸探機配套使用。又如中國地質大學從荷蘭引進的孔壓觸探儀，同時可測4個參數，即錐尖阻力、側壁摩擦力、孔隙水壓力及孔斜，可同時繪制各種曲線，進行數字顯示、磁帶記錄和列印。其數據採集和處理完全由微機完成（見圖2—26）。

（四）貫入系統

靜力觸探貫入系統由觸探主機（貫入裝置）和反力裝置兩大部分組成。觸探主機的作用是將底端裝有探頭的探桿一根一根地壓入土中。觸探主機按其貫入方式不同，可以分為間歇貫入式和連續貫入式；按其傳動方式的不同，可分為機械式和液壓式（見圖2—27）；按其裝配方式不同可分為車裝式、拖斗式和落地式等。

反力裝置的作用是平衡貫入阻力對貫入裝置的反作用。從設備角度來說，靜力觸探貫入深度的大小主要取決於三方面因素：①貫入設備能力的大小；②觸探頭截面的大小及其與探桿的配合；③反力大小。反力不夠，整個貫入設備的能力就得不到充分發揮，可見反力裝置是很重要的。反力的取得，一般有下地錨和利用汽車自重兩種。現在的觸探車都綜合利用這兩種方法，效果良好。擰錨機有液壓、電動、手搖三種類型。

有關地錨錨片，目前多趨向單翼片式的，這樣的地錨對土的擾動較小，下錨也容易些。葉片直徑有φ200、φ250、φ300及φ400mm等幾種，應根據所需反力大小和土層軟硬選用不同直徑的地錨。下錨深度為1.0—1.5m左右。在一般地層中每個錨可提供10—20kN的反力。一般下錨2—4個，多則6—8個。

當估算地錨反力不能滿足觸探深度要求，而採用增加地錨數量或改用其它反力方案又有困難時，可考慮在探桿上加設減摩器。減摩器外徑要較探桿大，加在離探頭摩擦筒上方1m靠外處。它可削弱土對探桿的摩阻力，達到在同樣設備條件下增大觸探深度的效果。

（五）探桿

它也有一定的規格和要求，探桿應有足夠的強度，應採用高強度無縫管材，其屈服強度不宜小於600MPa。探桿與接頭的連接要有良好的互換性。用錐形螺紋連接的探桿，連接後不得有晃動現象；用圓柱形螺紋連接的探桿，絲扣之間、肩應能擰緊密貼。探桿應平直，不得有裂紋和損傷。每根探桿的長度一般為1m，其直徑應和探頭直徑相同；但單用探頭探桿直徑應比探頭直徑小。

（六）電纜

電纜的作用是連接探頭和量測記錄儀表。由於探頭功能不同，相應電纜的蕊數也不同，最少的為配單橋探頭的四蕊電纜，多則幾十蕊，各蕊之間應互相屏蔽，在輸出訊號時不能互相干擾。電纜應有良好的防水性和絕緣性，接頭處應密封。其直徑應比探桿內徑小，以便能將其順利穿過探桿，連接探頭和儀表。

圖2—26孔壓觸探數據採集系統

圖2—27常用觸探主機類型

1—油缸；2—活塞桿；3—支架；4—探桿；5—底座；6—高壓油管；7—墊木；8—防塵罩；9—探頭；10—絲桿；11—螺母；12—變速箱；13—導向器；14—電動機；15—電纜線；16—搖把；17—鏈輪；18—齒輪皮帶輪；19—加壓鏈條；20—長軸銷；21—山形壓板；22—墊壓塊

㈢ 野外地質勘查工作的方法有哪些使用哪些儀器

主要有坑、槽探、鑽探、地球物理勘探等方法。

主要地質勘查設備儀器見附件