具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

术语解释部分：本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在剪切波测试结果可靠性受土体挤密影响的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了基于剪切波速的现场填土路基压实度检测装置。

实施例一

本发明的一种典型的实施方式中，参考图2所示，基于剪切波速的现场填土路基压实度检测装置，包括剪切波激发机构和剪切波接收机构8，二者可间隔设定距离插入填土路基中，剪切波激发机构和剪切波接收机构均包括外部套管101、取土内芯管103、弯曲元内芯杆11。

内部中空的外部套管，侧壁设置第一开口；

取土内芯管，内部和底部均中空，参考图4所示，且能够与外部套管可拆卸连接，以在外部套管插入土体时外部套管内部的土体进入取土内芯管，取土内芯管在外力作用下能相对于外部套管移动以通过取土内芯管及其内部的土样取出；

弯曲元内芯杆，包括内部中空的杆体，杆体能够与外部套管连接，杆体设置能够与第一开口相通的第二开口，杆体内设置可移动的弯曲元试验件，弯曲元试验件能够通过第二开口、第一开口移动至外部套管外侧的土体中，实现剪切波发射或接收。

其中，参考图1所示，外部套管101与取土内心管103能够现场组合成为成孔与取土套件1，取土内心管103能插入外部套管101中，取土内芯管103的外径与外部套管内径匹配。

参考图3所示，外部套管101是中空的圆柱型外壳结构，具体外部套筒的材料可为金属材料；外部套管101底端呈尖锐状，具体通过对圆柱管的底端以斜面进行切除使得形成尖锐端，使得外部套管的底端具有斜面，以便于外部套管在其顶端荷载作用下切入土体中；

外部套管底端沿外部套管内侧朝向远离尖锐端固连第一板形成卡槽结构102，取土内芯管103与弯曲元内芯杆11底端均能够嵌入外部套管底部的卡槽结构102中。通过卡槽结构，有效保证外部套管与取土内芯管的一体性，或者外部套管与弯曲元内芯杆的一体性。

具体地，第一板与外部套管的底端内侧焊接连接，第一板可包括多段弧形板，可为两段或三段，相邻两段弧形板之间焊接连接，每一弧形板的一端与外部套管的底端固定连接，且弧形板的另一端与外部套管的侧壁之间间隔设定距离，从而在弧形板与外部套管之间形成卡槽结构。

参考图7所示，取土内芯管的一端即顶端与外部套管101用锁紧件如紧固螺栓201实现紧固固定，这样可实现取土内芯管与外部套管101结构的组装和分离。

为了实现取土内芯管和外部套管一端的连接，取土内芯管和外部套管的顶端外缘各自设置平台，具体为环状平台，二者的环状平台可实现搭接；环状平台分别与取土内芯管或外部套管的侧壁分别垂直，环状平台分别设置通孔，通孔可为螺纹孔，这样紧固螺栓201穿过两对正的螺纹孔实现取土内芯管和外部套管的可拆卸连接。

进一步，弯曲元内芯杆11的杆体为底端封闭的中空金属杆状结构，其外观尺寸与取土内芯管103相同，杆体的底端封闭以支撑弯曲元试验件。

参考图5和图6所示，弯曲元内芯杆11侧壁设置便于弯曲元试验件5伸出的第二开口且与外部套管第一开口完全对应(大小和尺寸是相同的)，弯曲元内芯杆的第二开口和外部套管的第一开口可相通，弯曲元内芯杆11顶端同样设置环状平台，这样通过其顶端的环状平台与外部套管连接，其底端能够卡入外部套管的卡槽结构中。

弯曲元内芯杆11内设置弯曲元试验件5，弯曲元试验件能够伸入土体，具体地，弯曲元试验件与移动机构连接，以实现弯曲元试验件的运动。

为了实现弯曲元试验件的移动，外部套管的侧壁在弯曲元试验件的侧部开有第一开口，以使得弯曲元试验件通过第一开口进入土体中。

在本实施例中，移动机构包括动力件和传动机构，动力件与传动机构连接，传动机构包括主动轮组件3，主动轮组件3通过传动链条4与从动轮组件9连接，完成弯曲元试验件5伸入土体或收回过程。容易理解的是，为了方便对主动轮组件的操作，主动轮组件3设于弯曲元内芯杆11内部的上半段，且靠近弯曲元内芯杆11的顶端设置，从动轮组件9与弯曲元试验件5连接。

本实施例中，参考图8和图9所示，主动轮组件设置摇杆302，摇杆302的一端穿过外部套管和弯曲元内芯杆11的杆体与主动轮组件中的主动轮301连接，摇杆为Z型摇杆，摇杆的另一端以对主动轮的转动进行控制。

当然，在另一些示例中，动力件为与所述主动轮连接的旋转电机，旋转电机可安装于弯曲元内芯杆的杆体内。

参考图10和图11所示，为了保证土颗粒不会进入弯曲元内芯杆11内部，在其内壁设置了侧壁保护元件6，侧壁保护元件6可随弯曲元试验件基座10上下移动，进而开启或闭合第一开口。

具体地，在一些示例中，侧壁保护元件6为带第二齿条的竖向板体，竖向板体竖直设置，且竖向板体的底部为三角结构，竖向板体带齿的一侧能够与从动轮组中的从动轮901配合，这样在从动轮的转动过程中，可带动竖向板体沿垂直方向移动，遮挡或开启第二开口。

弯曲元试验件包括压电陶瓷弯曲元7，弯曲元试验件通过基座10与从动轮配合，基座为一侧带第一齿条的侧边带孔长方体薄壳，基座留有便于信号线顺出的开孔。通过从动轮与基座的第一齿条配合，以带动弯曲元试验件沿水平方向移动。

具体地，封装时将压电陶瓷弯曲元7悬置于基座10内部，压电陶瓷弯曲元从基座孔处露出基座约1.0cm长度后，将压电陶瓷弯曲元7的电信号线缆由基座10后端顺出。向基座10中缓慢注射封装材料，封装材料为环氧树脂胶，直到环氧树脂胶填充整个基座10。待环氧树脂胶固化后，压电陶瓷弯曲元7的封装完成。

需要说明的是，压电陶瓷弯曲元为现有技术，压电陶瓷弯曲元可将电信号与振动机械信号相互转化，同一水平高度设置的一对压电陶瓷弯曲元，其中一个用于产生剪切波，另一个用于接收剪切波，从而实现对剪切波速的测量。

容易理解的是，基座位于从动轮的下方，由封装材料封装的弯曲元试验件通过杆体的底端内侧进行支撑，侧壁保护元件6位于从动轮的侧方，通过摇杆302转动主动轮301，动力通过传动链条4带动底部从动轮组9转动，由从动轮901转动，进而使基座10与侧壁保护元件6分别产生水平和竖向移动，从而完成侧壁保护元件6开合及弯曲元试验件5伸入与收回动作。

由此，外部套管、取土内芯管、弯曲元内芯杆各两件，一套形成剪切波激发机构用于剪切波激发，另一套形成剪切波接收机构用于剪切波接收。

一种基于剪切波速的贯入式现场填土路基压实度检测方法，具体包括以下步骤：

1)根据工程检测的具体要求确定测试点位，首先将路基上表面清理并整平，保证外部套管、取土内芯管可以垂直压入土体中；

2)根据所测试的路基土深度在外部套管外边缘做标记，用以控制其伸入土体中的深度；

3)调整剪切波激发机构和剪切波接收机构的间距，测量剪切波激发机构和剪切波接收机构圆心的距离为L，将外部套管与取土内芯管组装固定，使用动力荷载施加装置将外部套管与取土内芯管压入路基土体中，至外部套管标记位置与土体上表面齐平；

4)卸除顶端四位固定螺丝，通过外力向上将取土内芯管垂直取出，外部套管留在路基土体中；

5)将弯曲元内芯杆的第二开口与外部套管第一开口对应在同一方向后，然后将弯曲元内芯杆伸入外部套管中，由螺栓固定后，将摇杆伸入套件中与主动齿轮连接，由摇杆转动主动轮，使弯曲元试验件伸入至土体中。为了避免因摇杆自重引起主动齿轮反向转动，将摇杆从主动轮中取出固定摇杆位置；

6)剪切波激发机构中弯曲元试验件连通预定频率和幅值的电信号，产生激发波，同时剪切波接收机构接收剪切波信号，利用时域初达法确定剪切波传播时间t。

7)外部套管的外径为R，弯曲元试验件伸出长度为l，两个套管截面圆心间距为L，两个弯曲元端部间距即剪切波的传播距离，记为l_tt。根据公式l_tt＝L-2R-2l计算剪切波传播距离，根据v_s＝l_tt/t求解剪切波速。

8)将获得的剪切波速与室内标定结果进行对比得出结果，以此反应现场路基土体的压实状态。

需要解释的，动力荷载施加装置为现有的荷载施加装置，如千斤顶或其他的设备。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于：

移动机构为第一直线驱动机构，第一直线驱动机构固定于杆体内，第一直线驱动机构与弯曲元试验件连接，以带动弯曲元试验件运动；

杆体内在第二开口处设置可移动的开关门，开关门与第二直线驱动机构连接以带动开关门封闭或开启第二开口。

具体地，第一直线驱动机构和第二直线驱动机构均可为驱动电机，由第一电机带动弯曲元试验件的直线移动，可由第一电机通过齿轮齿条机构带动弯曲元试验件的往复直线运动；

第二电机固定于杆体第二开口的上方，第二电机为直线移动电机，第二电机与竖向板体直接连接，以带动竖向板体的运动。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。