[0001] 本实用新型涉及应力测试装置。具体地说，涉及一种可用于水下重锤运动、夯击作用力和夯沉量的实时同步监测的设备。

[0002] 水下抛石基床如何合理选锤和评定试夯效果一直是困扰工程界的一个难题，采用数模及理论计算的方法得出的夯锤有效夯击能及夯沉量与实际存在一定偏差。

[0003] 中交四航工程研究院有限公司曾制作过一种应力测试装置用于测量水下抛石基床重锤夯实时层底应力。其加工过程及材料如下：(1)选取一块φ500mm×δ6mm钢板作为垫板，在垫板上放置3个DYB-4型压力计；(2)另取一块φ500mm×δ8mm钢板覆盖于3个压力计之上，其中在钢板对应压力计的位置处焊接3块钢垫片，这样上覆钢板所受的荷载将传至3个压力计之上。假设3个压力计测得应力分别为α、β、γ，计算得该深度的瞬时应力值为σ＝0.0484(α+β+γ)；(3)为了防止外围砂石进入两钢板之间，需在上覆钢板周围焊接一圈薄箔网。由于施工现场水下环境复杂和抛石作用力较大，该检测装置所测得的压力监测精度较差，成功率较低。
实用新型内容

[0004] 本实用新型的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种重锤夯实时水下抛石基床重锤水下运动速度和夯沉量实时监测的仪器。

[0005] 为了实现上述发明目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种重锤水下运动速度和夯沉量实时监测仪，其包括

[0006] 圆筒形的第一部件，第一部件具有封闭的下底部、敞开的上开口及筒身，筒身开设有一内外贯通的电缆孔，及

[0007] 用于封闭第一部件上开口的盖形第二部件，盖形第二部件及圆筒形第一部件之间围合成不透水的密封腔，及

[0008] 装配于第一部件筒身外侧的管状的第三部件，第三部件开设有内外贯通的通水孔，及

[0009] 安装固定于第一部件密封腔内的夯锤加速度传感器、重锤夯击加速度传感器、微型动态数据采集仪及电池组，夯锤加速度传感器与重锤夯击加速度传感器把夯锤在水中下落的加速度转换成信号输出至微型动态数据采集仪，及

[0010] 安装于第三部件管腔的水压力传感器，水压力传感器把水压力转换成信号输出至微型动态数据采集仪，水压力传感器的电线穿过电缆孔连接于所述微型动态数据采集仪。

[0011] 为了防止通水孔被水中杂物所堵塞，所述第三部件的通水孔设置有滤网。

[0012] 所述实时同步监测仪安装固定于夯锤上表面。

[0013] 所述第二部件与第一部件的相对面之间设置有一用于加强防水密封效果的硅胶板。

[0014] 所述第一组件、硅胶板和第二组件通过由上至下贯穿三者的螺栓连接在一起。

[0015] 水压力传感器底部设置有一缓冲橡胶垫。

[0016] 所述第一部件的密封腔内部设置有分隔板，分隔板将密封腔分隔隔成上、下两个子腔，夯锤加速度传感器、重锤夯击加速度传感器、微型动态数据采集仪及电池组分布于两个子腔内。

[0017] 本实用新型可实现深水抛石基床重锤夯实全过程中夯锤加速度、夯击力和夯沉量的实时监测，具有测量精度高、不受水深影响、同时适用于不同粒径范围抛石的优点，可以为选锤和试夯效果评定提供实测数据支持。

[0024] 如图1～图2所示为本实用新型监测仪。作为最其本的结构形式，其包括由第一部件、第二部件和第三部件装配形成的钢性壳体、安装于钢性壳体内的夯锤加速度传感器、重锤夯击加速度传感器、水压力传感器、微型动态数据采集仪、微型电池组等。

[0025] 第一部件由采集仪及加速度传感器保护钢筒110所提供，如图3所示，其具有由底座114构成的下底面、敞开的上开口及圆形的筒身，筒身开设有一内外贯通的电缆孔113。筒身内部有分隔钢板112，分隔钢板将筒身内腔分隔隔成上、下两个子腔。

[0026] 第二部件由上盖120所提供，如图4所示的上盖120用于封闭采集仪及加速度传感器保护钢筒110的上开口，上盖120与采集仪及加速度传感器保护钢筒110围合成不透水的密封腔。为了加强防水密封效果，在上盖120与采集仪及加速度传感器保护钢筒110的相对面之间设置有一用于加强防水密封效果的硅胶板190。采集仪及加速度传感器保护钢筒110、硅胶板190和上盖120通过由上至下贯穿三者的连接螺栓210连接在一起。

[0027] 第三部件由水压力传感器保护管130所提供，其具有管状主体、安装于采集仪及加速度传感器保护钢筒110筒身外侧。水压力传感器保护管130的管身开设有多个内外贯通的通水孔220，通水孔220设置有滤网230。水压力传感器保护管130的管身与采集仪及加速度传感器保护钢筒110相接的部位设置有水压力传感器保护管电缆孔132。水压力传感器130的底部设置有一缓冲橡胶垫240，固定装配于水压力传感器底部。

[0028] 夯锤加速度传感器140、重锤夯击加速度传感器150、微型动态数据采集仪160及电池组170固定于采集仪及加速度传感器保护钢筒110内腔，可以分别布置于两个子腔内。

[0029] 水压力传感器180安装于水压力传感器保护管130管腔内，水压力传感器的电线穿过电缆孔连接于微型动态数据采集仪160。

[0030] 工作时，夯锤角速度传感器140、重锤夯击加速度传感器150、微型动态数据采集仪160和微型电池组170位于由采集仪及加速度传感器保护钢筒110、保护钢筒110和硅胶板
190密封形成的不透水环境中；水压力传感器180位于由水压力传感器保护管130提供钢性保护的水环境中，与管外水环境连通，可感应外界的水压力变化值，水压力传感器的电缆线依次穿过电缆孔132和电缆孔113接往微型动态数据采集仪160。

[0031] 夯锤加速度传感器140选用高频高精度低量程(2～5g)加速度传感器，其固定于采集仪及加速度传感器保护钢筒110底层内腔。

[0032] 重锤夯击加速度传感器150选用高频高精度高量程(150～250g)加速度传感器，其固定于采集仪及加速度传感器保护钢筒110底层内腔。

[0033] 水压力传感器180选用液位变送器，其固定于水压力传感器保护管130底座内腔。

[0034] 微型动态数据采集仪160选用DH5916坚固微型动态数据采集仪，其固定于采集仪及加速度传感器保护钢筒上层内腔。

[0035] 利用上述重锤水下运动速度和夯沉量实时监测仪监测速度及夯沉量时包括以下步骤：

[0036] (1)仪器组装

[0037] 首先固定夯锤加速度传感器140、重锤夯击加速度传感器150、微型动态数据采集仪160和微型电池组170在采集仪及加速度传感器保护钢筒110底座内表面及分隔钢板上，固定水压力传感器180于水压力传感器保护管130内，并从水压力传感器保护管侧面电缆孔及采集仪及加速度传感器保护钢筒侧面电缆孔113引出水压力传感器电缆，铺硅胶板190于采集仪及加速度传感器保护钢筒110和上盖120之间，并采用连接螺栓210进行连接。在水压力传感器保护管侧面用杂物滤网230进行包裹，防止泥砂通过预留通水孔220进入保护管内，影响测量准确度。

[0038] (3)仪器固定

[0039] 组装后的仪器固定在夯锤100上表面。

[0040] (4)在重锤夯实操作过程中进行初始数据测量、数据监测及数据整理[0041] 由夯锤加速度传感器140、重锤夯击加速度传感器150、水压力传感器180、微型动态数据采集仪160、微型电池组170、电缆组成的重锤水下运动速度和夯击作用力监测仪，可实现深水抛石基床重锤夯实全过程中夯锤加速度、夯击力和夯沉量的实时监测。

[0042] 重锤夯实操作中，夯锤加速度传感器140能把夯锤在水中下落的加速度经过角速度传感器转换成标准(电流或电压)信号输出，建立起输出信号与加速度的线性对应关系，实现对加速度的精确测量，达到重锤夯实时速度测量和有效夯击能计算的目的；重锤夯击加速度传感器150能把夯锤在水中下落的加速度经过角速度传感器转换成标准(电流或电压)信号输出，建立起输出信号与加速度的线性对应关系，实现对加速速度的精确测量，达到重锤夯实时加速度的测量和冲击力计算的目的；水压力传感器180能把钢筒中的水压力经过液位变送器转换成标准(电流或电压)信号输出，建立起输出信号与水压力的线性对应关系，实现对水压力的精确测量，达到重锤夯实时抛石沉降的测量的目的。

[0043] 水压力传感器180可测量夯前、夯时和夯后的动态监测数据。监测频率能达到20～5000Hz；夯锤加速度传感器可测量夯时的动态监测数据。监测量程能达到2～5g；重锤夯击加速度传感器可测量夯时的动态监测数据。监测量程能达到150～250g。

[0044] 重锤夯实操作中，所述活塞组件用于把作用在上盖上表面的力转化为活塞中的水压力，经过液位变送器信号输出，建立起输出信号与水压力的线性对应关系，实现对水压力的精确测量，达到测量重锤夯实时作用在监测设备上部应力的目的。

[0045] 重锤水下运动速度和夯击作用力监测仪可测量夯前夯时和夯后的动态监测数据。监测频率能达到20～5000Hz。