野外地质工作中仪器车上的设备都有哪些

㈠ 测绘人员常用的仪器有哪些主要的用途又是什么

常用的工程测量仪器有：

1、水准仪，它是为水准测量提供水平视线和对水准标尺进行读数，主要功能是测量两点间的高差,测高程，利用视距测量原理，还可测量两点间的水平距离。

2、全站仪，全站仪在侧站上一经观测，必要的观测数据如斜距、竖直角、水平角均能自动显示，而且可在同一时间内得到平距、高差、点的坐标和高程。

如果通过传输接口把全站仪野外采集的数据终端与计算机、绘图机连接起来，配以数据处理软件和绘图软件，即可实现测图自动化。全站仪一般用于大型工程的场地坐标测设和复杂工程的定位和细部测设。

3、经纬仪，是对水平角和竖直角进行测量，主要功能是测量两个方向之间的水平夹角和竖直角，借助水准尺，利用视距测量原理，还可测量两点的水平距离和高差。

(1)野外地质工作中仪器车上的设备都有哪些扩展阅读：

在工程建设中规划设计、施工及经营管理阶段进行测量工作所需用的各种定向、测距、测角、测高、测图以及摄影测量等方面的仪器。

1、长度测量工具；

2、温度测量工具；

3、时间测量工具；

4、质量测量工具；

5、力的测量工具；

6、电流、电压、电阻测量工具；

7、声音测量仪器；

8、无线电测量仪器；

9、折射率和平均色散测量仪器。

最早在机械制造中使用的是一些机械式测量工具，例如角尺、卡钳等。16世纪，在火炮制造中已开始使用光滑量规。

1772年和1805年，英国的J.瓦特和H.莫兹利等先后制造出利用螺纹副原理测长的瓦特千分尺和校准用测长机。

㈡ 　静力触探测试法的仪器设备

静力触探设备，俗称静力触探仪，一般由三部分构成，即：①静力触探头：地层阻力传感器；②量测记录仪表：测量与记录探头所受各种阻力；③贯入系统：包括触探主机与反力装置，共同负责将探头压入土中。触探主机借助探杆将装在其底端的探头压入土中；反力装置则提供主机在贯入探头过程中所需之反力。目前广泛应用的静力触探车集上述三部分为一整体。静力触探车具有贯入深度大（贯入力一般大于10t）、效率高和劳动强度低的优点。但它仅适用于交通便利、地形较平坦及可开进汽车的勘测场地使用。贯入力等于5t或小于5t者，一般为轻型静力触探仪。使用时，一般都将上述三部分分开装运到勘测现场，进行测试时再将三部分有机地联接起来。在交通不便、勘测深度不大或土层较软的地区，轻型静力触探应用很广。它具有便于搬运、测试成本较低及灵活方便之优点。静力触探仪的贯入力一般为2t—20t，最大贯入力为20t，因为细长的探杆受力极限不能太大，太大易弯曲或折断。贯入力为2t—3t者，一般为手摇链式电测十字板－触探两用仪。贯入力大于5t者，一般为液压式主机。现介绍几种主要的和常用的触探仪。

（一）常用静力触探仪介绍

1.CLD型静力触探－十字板剪切两用仪

由四川省建筑科学研究所与华东电力设计院研制，目前由上海市新卫机器厂、浙江南光地质仪器厂及江苏如皋工程勘测机械厂等生产（参见本书第六章图6—3）。

CLD-1型，最大贯入力为2t，总重（包括工具）0.2t，配用探头面积为10cm²，配用十字板尺寸为50mm×100mm×2mm，主机重50kg，最大外形尺寸为100cm×30cm×145cm。本机轻便，一机多用，特别适用于软土地区。

CLD-3型，最大贯入力为3t，主机重65kg，可两面手摇，主机架比CLD-1型坚固，其它规格同CLD-1型。本机贯入力比CLD-1型加大，轻便，贯入深度也相应提高。

2.托挂式静探仪

由铁道部科学研究院第三设计院设计，由浙江宁波勘测机械厂（现为镇海电讯厂勘测机械分厂）生产，型号为DY-5型。该机具有小巧轻便、结构紧凑等特点，属轻型静探仪。其主要技术参数如下：额定贯入力为5t，额定起拔力为7.6t，贯入速率为0.5—1.6m/min，起拔速率为3m/min，油缸行程为0.5m。

由中国船舶工业总公司勘察研究院研制，由杭州市富阳科学仪器厂生产的MJ-2型拖挂式静力触探机，具有轻便灵活、占地小、性能稳定等优点，属中等贯入能力的设备。其主要性能及技术规格如下：总贯入力为10t，贯入速度为1m/min，起拔速度为2m/min，最大行程为1.2m，整机重430kg，外形尺寸为385cm×135cm×230cm，动力为3.5/4.5kW，电源电压为380V，有地锚4—8个。

3.静力触探车

目前，我国生产静力触探车的厂家较多，主要有浙江宁波勘测机械厂、江苏省如皋勘测机械厂、大连拉伸机厂、沈阳探矿机械厂及上海地质仪器厂等。各厂生产的触探车贯入能力都已达到20t，都有封闭式车箱，可以在不受气候条件影响下进行野外作业。

现将浙江宁波勘测机械厂的产品规格列于表2—2中。

（二）探头

1.探头的种类及规格

探头是静力触探仪的关键部件。它包括摩擦筒和锥头两部分，有严格的规格与质量要求。目前，国内外使用的探头可分为三种类型（见图2—22）。

（1）单用（桥）探头：是我国所特有的一种探头类型。它是将锥头与外套筒连在一起，因而只能测量一个参数。这种深头结构简单，造价低，坚固耐用，是我国使用最多的一种探头。它对推动我国静力触探测试技术的发展和应用起到了积极的作用，自60年代初开始应用以来，积累了相当丰富的经验，已建立了关于测试成果和土的工程性质之间众多的经验关系式。由于测试成本低，被勘测单位广泛采用。但应指出，这种探头功能少，其规格与国际标准也不统一，不便于开展国际交流，其应用受到限制。

（2）双用（桥）探头：它是一种将锥头与摩擦筒分开，可同时测锥头阻力和侧壁摩擦力两个参数的探头。国内外普遍采用，用途很广。

表2—2宁波勘测机械厂生产的触探仪

（3）多用（孔压）探头：它一般是在双用探头基础上再安装一种可测触探时产生的超孔隙水压力装置的探头。70年代末，国外开始应用。国内已引进多种，如中国地质大学等引进的Fugro孔压静探仪。国内已研制成功，如上海同济大学研制的孔压探头，已由浙江温岭南光地质仪器厂生产。还有铁道部科学研究院研制的孔压探头。孔压探头最少可测三种参数，即锥尖阻力、侧壁摩擦力及孔隙水压力，功能多，用途广，在国外已得到普遍应用。在我国，也会得到越来越多的应用。

此外，还有可测波速、孔斜、温度及密度等的多功能探头，不再一一介绍。常用探头规格见表2—3。

探头的功能越多，测试成果也越多，用途也越广；但相应的测试成本及维修费用也越高。因而，应根据测试目的和条件，选用合适的探头。表2—3中所列探头的底面积不同，主要是为了适应不同的土层强度。探头底面积越大，能承受的抗压强度越高；另一个原因是可有更多的空间安装附加传感器。但在一般土层中，应优先选用具国际标准的探头，即探头顶角为60°，底面积为10cm²，侧壁摩擦筒表面积为150cm²的探头，以便开展技术交流，便于应用和集思广益。

图2—22静力触探探头类型

a.单用探头；b.双用探头；c.多用探头

1—锥头；2—顶柱；3—电阻应变片；4—传感器；5—外套筒；6—单用探头的探头管或双用探头侧壁传感器；7—单用探头的探杆接头或双用探头的摩擦筒；8—探杆接头；L—单用探头有效侧壁长度；D—锥头直径；a—锥角

表2—3常用探头规格

2.有关探头设计的问题

对此问题可扼要说明几点：①探头空心柱与其顶柱应有良好接触，采用顶珠接触最好，可使传感器受力均匀，也容易加工。②加工空心柱（弹性元件）的钢材应具有强度高、弹性好、性能稳定、热膨胀系数小及耐腐蚀等特征。国内一般选用60Si₂Mn（弹簧钢）和40CrMn钢制作空心柱。其它部件可采用40Cr或45号钢，需作好热处理。③由式（2—41）可知，空心柱应变量的大小和地层阻力及空心柱环形截面积有关。在相同地层阻力的情况下，应变量越大（也就是越灵敏），它能承受的最大荷载也就会愈小。要兼顾这两者，如前所述，可以选择好的钢材。但这还不够，为适应不同地区、不同软硬土层贯入的需要，目前厂家一般均生产几种不同额定荷载（当空心柱材料一定时，就相当于不同截面积）的探头选用。一般在软土地区可选用额定荷载小一些的比较灵敏的探头；反之，则选用额定荷载大一些的探头。④铁道部“静力触探技术规则（TBJ37-93）”规定：探头规格、各部加工公差和更新标准应符合表2—4、表2—5和图2—23、图2—24的要求，⑤探头的绝缘性能，应附合下列规定：探头出厂时的绝缘电阻应大于500MΩ，并且在500kPa水压下恒压2h后，其绝缘电阻仍不小于500MΩ。用于现场测试的探头，其绝缘电阻不得小于20MΩ。⑥对于各种探头，自锥底起算，在1000mm长度范围内，任何与其连接的杆件直径不得大于探头直径；为降低探杆与土的摩擦阻力而需加设减摩阻器时，亦只能在此规定范围以上的位置设置。⑦探头贮存应配备防潮、防震的专用探头箱（盒），并存放于干燥、阴凉的处所。

表2—4单桥探头规格

表2—5双桥探头及孔压探头规格

续表

注：①a=F_A/A,F_A=1/4πd²，对孔压探头a值不受限制。

②e₁、e₂为工作状态下的间距。

图2—23单桥探头外形图

图2—24双桥探头（上）及孔压探头（下）形状图

（三）量测记录仪表

我国的静力触探几乎全部采用电阻应变式传感器。因此，与其配套的记录仪器主要有以下4种类型：①电阻应变仪；②自动记录绘图仪；③数字式测力仪；④数据采集仪（微机）。

1.电阻应变仪

从60年代起直到70年代中期，一直是采用电阻应变仪。电阻应变仪具有灵敏度高、测量范围大、精度高和稳定性好等优点。但其操作是靠手动调节平衡，跟踪读数，容易造成误差；而且不能连续读数，只能间隔进行（一般5—10s，即每贯入10—20cm），不能得到连续变化的触探曲线。经过改进，出现了数字式测力仪，如上海新卫机器厂生产的数字测力仪和新达电讯厂生产的JC-X₂静力触探测量仪。数字式测力仪与过去使用的应变仪比较，其优点是：体积小、重量轻，不用手动跟踪，用数字显示不容易看错，还可以把率定系数输入仪器内直接读取阻力值。由武汉市勘测院设计，由武汉无线电厂生产的数字式测力仪即具有上述功能。上述两种仪表的主要缺点是需人工记录。

2.自动记录仪

为了实现自动记录，于是就出现了自动记录仪。我国现在生产的静力触探自动记录仪都是用电子电位差计改装的。这些电子电位差计都只有一种量程范围。为了在阻力大的地层中能测出探头的额定阻力值，也为了在软层中能保证测量精度，一般都采用改变供桥电压的方法来实现。早期的仪器为可选式固定桥压法，一般分成4—5档，桥压分别为2、4、6、8、10V，可根据地层的软硬程度选择。这种方式的优点是电压稳定，可靠性强；但资料整理工作量大。现在已有可使供桥电压连续可调的自动记录仪。图2—25是ZSJ-2型双笔自动记录仪工作原理图。

（1）自动记录仪工作原理：如图2—25所示，由传感器送来的被测直流信号，经测量电路与仪表内补偿电压进行比较后产生一不平衡电压，经放大器放大10^5—6倍后获得足够大的功率驱动可逆电机转动。可逆电机经过一套机械传动装置，一面带动测量电路中的滑线电阻的滚动触点，使补偿电压与被测信号平衡；一面带动指针和记录笔沿着有分度的标尺左右移动。此时放大器中无信号输入和输出，电机停止转动，指针在分度尺上的指示值即为被测信号的电压值。如果被测信号发生变化，则新产生的电位差值信号又被送至放大器，使滑线电阻的滚动触点又移动到一个新的平衡点，被测信号与补偿电压又达到新的平衡，指针又移到新的位置……。

与此同时，自整角机通过一套传动机构，以一定速度卷动记录纸。这样，随着指针移动和记录纸卷动，记录笔便在记录纸上连续地记录出各深度被测信号的大小——静力触探曲线。

（2）仪器主要组成部分：除走纸机构外，双笔记录仪各部分都由两套组成。

图2—25ZSJ-2型双笔自动记录仪工作原理图

①测量电路：和应变仪一样，也是采用双电桥电路，所不同的是自动记录仪采用的是直流内桥，传输的是直流信号。为对外桥路提供稳定的直流电压，自动记录仪专门增设了桥路稳压电源。稳压范围一般为0—20V，连续可调，以适应标定探头和贯入不同软硬地层的需要。

②晶体管放大器：在记录仪中，放大器的作用是把测量电路送来的直流信号△U放大成足以驱动可逆电机转动的交流信号，并且当直流信号△U的极性改变时，输出交流信号的相位也随之改变，从而能带动可逆电机正反转动，使测量系统达到自动平衡。

③可逆电机：其作用前文已述及。

④仪表的走纸机构：静力触探自动记录仪除了要把被测信号显示出来外，还必须将信号随深度变化的情况记录在纸带上，才能及时准确地记录出地层各位置的阻力值。为此，记录仪用一对自整角机取代了原电位差计走纸系统中的同步电机。发讯角机和摩擦轮通过齿轮组联在一起，并安装在触探主机的底盘上，使摩擦轮紧贴触探杆。当触探杆下压时，摩擦轮便随着转动，带动发讯机的转子旋转。接收机固定在仪器内，并和走纸机构的齿轮组相联接，当发讯机旋转时它也跟随旋转，带动记录纸按1:100（或其它）比例移动，这样就把触探深度记录下来了。

（3）优缺点：自动记录仪与应变仪相比，灵敏度不如应变仪，它的量程小。但是，自动记录仪有深度控制装置，可以连续自动地记录土层的贯入阻力曲线，提高了野外工作效率和质量，因而目前使用最广。

3.数字式测力仪

数字式测力仪是一种精密的测试仪表。这种仪器能显示多位数，具有体积小、重量轻、精度高、稳定可靠、使用方便、能直读贯入总阻力和计算贯入指标简单等优点，是轻便链式十字板－静力触探两用机的配套量测仪表，国内已有多家生产。这种仪器的缺点是间隔读数，手工记录。

4.微机在静探中的应用

以上介绍的量测记录仪表的功能均不够完善，有的只能人工间隔读数，不能画图；有的只能画图，不能显示打印数据。这些仪器虽还能满足一般生产的需要，但资料整理时工作量大，效率低。用微型计算机采集和处理数据已在静力触探测试中得到了广泛应用。如上海地质仪器厂和长春地质学院共同研制成功的GCJW-1型静力触探微机实时处理系统，全部操作采用汉字人机对话方式，便于一般人员掌握和操作。触探时，可同时绘制锥尖阻力与深度关系曲线、侧壁摩阻力与深度关系曲线；终孔时，可自动绘制摩阻比与深度关系曲线。通过人机对话能进行分层，并自动绘制出分层柱状图，打印出各层层号、层面高程、层厚、标高以及触探参数值。该系统在工作参数选择、参数处理、公式选择及汉字绘制表头、图表等方面都比较灵活新颖，可与多种静力触探机配套使用。又如中国地质大学从荷兰引进的孔压触探仪，同时可测4个参数，即锥尖阻力、侧壁摩擦力、孔隙水压力及孔斜，可同时绘制各种曲线，进行数字显示、磁带记录和打印。其数据采集和处理完全由微机完成（见图2—26）。

（四）贯入系统

静力触探贯入系统由触探主机（贯入装置）和反力装置两大部分组成。触探主机的作用是将底端装有探头的探杆一根一根地压入土中。触探主机按其贯入方式不同，可以分为间歇贯入式和连续贯入式；按其传动方式的不同，可分为机械式和液压式（见图2—27）；按其装配方式不同可分为车装式、拖斗式和落地式等。

反力装置的作用是平衡贯入阻力对贯入装置的反作用。从设备角度来说，静力触探贯入深度的大小主要取决于三方面因素：①贯入设备能力的大小；②触探头截面的大小及其与探杆的配合；③反力大小。反力不够，整个贯入设备的能力就得不到充分发挥，可见反力装置是很重要的。反力的取得，一般有下地锚和利用汽车自重两种。现在的触探车都综合利用这两种方法，效果良好。拧锚机有液压、电动、手摇三种类型。

有关地锚锚片，目前多趋向单翼片式的，这样的地锚对土的扰动较小，下锚也容易些。叶片直径有φ200、φ250、φ300及φ400mm等几种，应根据所需反力大小和土层软硬选用不同直径的地锚。下锚深度为1.0—1.5m左右。在一般地层中每个锚可提供10—20kN的反力。一般下锚2—4个，多则6—8个。

当估算地锚反力不能满足触探深度要求，而采用增加地锚数量或改用其它反力方案又有困难时，可考虑在探杆上加设减摩器。减摩器外径要较探杆大，加在离探头摩擦筒上方1m靠外处。它可削弱土对探杆的摩阻力，达到在同样设备条件下增大触探深度的效果。

（五）探杆

它也有一定的规格和要求，探杆应有足够的强度，应采用高强度无缝管材，其屈服强度不宜小于600MPa。探杆与接头的连接要有良好的互换性。用锥形螺纹连接的探杆，连接后不得有晃动现象；用圆柱形螺纹连接的探杆，丝扣之间、肩应能拧紧密贴。探杆应平直，不得有裂纹和损伤。每根探杆的长度一般为1m，其直径应和探头直径相同；但单用探头探杆直径应比探头直径小。

（六）电缆

电缆的作用是连接探头和量测记录仪表。由于探头功能不同，相应电缆的蕊数也不同，最少的为配单桥探头的四蕊电缆，多则几十蕊，各蕊之间应互相屏蔽，在输出讯号时不能互相干扰。电缆应有良好的防水性和绝缘性，接头处应密封。其直径应比探杆内径小，以便能将其顺利穿过探杆，连接探头和仪表。

图2—26孔压触探数据采集系统

图2—27常用触探主机类型

1—油缸；2—活塞杆；3—支架；4—探杆；5—底座；6—高压油管；7—垫木；8—防尘罩；9—探头；10—丝杆；11—螺母；12—变速箱；13—导向器；14—电动机；15—电缆线；16—摇把；17—链轮；18—齿轮皮带轮；19—加压链条；20—长轴销；21—山形压板；22—垫压块

㈢ 野外地质勘查工作的方法有哪些使用哪些仪器

主要有坑、槽探、钻探、地球物理勘探等方法。

主要地质勘查设备仪器见附件