[發明專利]水下巖土觸探設備及水下巖土勘探方法

有效

• 申請號: 200910244129.6
• 申請日: 2009-12-29
• 公開（公告）號: CN101838981A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 張建民;張建紅;張嘎;鄭瑞華
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: E02D1/00
• 分類號: E02D1/00
• 代理公司: 北京市立方律師事務所 11330
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明涉及巖土觸探，尤其是涉及一種用于水下、特別是海底的巖土勘測的水下巖土觸探設備及其水下巖土勘探方法。

背景技術

二十一世紀是海洋資源開發的新世紀，世界各國把開發海洋、發展海洋經濟和海洋產業作為國家發展的戰略目標。隨著海洋產業的發展，海洋不但會成為人類未來重要的資源、特別是能源基地，也會成為世界各國爭奪擴展和發展空間的主要戰場。在對未知與未來的探測方面，深海洋底與太空一樣，具有很強的吸引力和挑戰性。隨著人類開發深水資源步伐的不斷加快與深水資源開發相關的工程技術已經和正在成為世界工業史上科技創新的熱點之一。

我國已將海洋資源開發作為國家的重大需求，開發和利用海洋作為國家的基本國策。海洋資源開發對我國具有重大戰略意義，同時機遇和挑戰并存。深海水下巖土工程勘察與探測設備及技術是海上采油平臺等大型海工設施的設計與施工中不可或缺的關鍵支撐技術，也是制約我國深海開發的關鍵技術。開發海洋巖土工程勘探設備和測控技術對我國深海資源開發具有重要的工程價值和實用意義，并將填補國內海洋巖土工程勘探技術的空白，為進行海洋巖土工程特性研究、大型海洋工程結構物-巖土相互作用和安全評價提供有力的技術支持。

深海水下巖土工程勘察與探測設備及技術是海上采油平臺等大型海工設施的設計與施工中的關鍵支撐技術，但我國目前擁有的海洋水下巖土工程勘探技術主要是由國外購進或者租借的、且僅適用于水深30米以淺的近海或近岸工程。對30米以深、特別是100米到1000米水深的海底巖土工程勘察工作，基本上是委托美國、日本和荷蘭等海洋科技發達國家的公司來完成的，難以充分掌握第一手資料并造成有關信息情報流失。所以，在深海水下巖土工程勘察與探測技術方面，我國基本上沒有擁有自己獨立知識產權的設備和技術，這已成為嚴重制約我國深海采油平臺等大型海洋工程設施建設中的重大瓶頸技術難題之一。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種可在不同尺度的深水中進行巖土工程探測的水下巖土觸探設備。

進一步地，本發明需要提供一種可在不同尺度的深水中進行巖土工程探測的水下巖土勘探方法。

根據本發明的水下巖土觸探設備，可以包括：反力支撐裝置，用于為水下巖土觸探設備提供反力；真空形成裝置，所述真空形成裝置可以設置在所述反力支撐裝置上，用于在反力支撐裝置中產生負壓；靜壓裝置，所述靜壓裝置可以設置在所述反力支撐裝置內用于對水下巖土進行靜力觸探；控制裝置，所述控制裝置可以設置在所述反力支撐裝置內，用于控制靜壓裝置的靜力觸探；以及靜力觸探數據測量和處理裝置，所述靜力觸探數據測量和處理裝置可以用于測量并處理觸探桿的靜力觸探參數。

根據本發明的水下巖土觸探設備以靜壓方式勘查海底泥面以下土層，由于所述反力支撐裝置為水下巖土觸探設備的靜力觸探提供足夠的反力，從而使得所述水下巖土觸探設備可以在水下進行安全工作，并可獲得觸探桿的靜力觸探參數，從而可得到土體物理力學特性參數及其沿深度的變化，并確定海洋巖土地基的承載能力和模量。

另外，根據本發明的水下巖土觸探設備還具有如下附加技術特征中的至少一個：

根據本發明的一個實施例，所述水下巖土觸探設備還包括：觸探桿續接裝置，所述觸探桿續接裝置與靜壓裝置相鄰設置，用于續接所述觸探桿。

根據本發明的一個實施例，所述觸探桿續接裝置包括：至少一個聯結觸探桿；聯結觸探桿放置裝置，所述聯結觸探桿放置裝置用于容納所述聯結觸探桿；旋轉電機，所述旋轉電機用于將聯結觸探桿放置裝置旋轉至預定位置；以及推進直線電機，所述推進直線電機用于推進已安置的聯結觸探桿，以與所述觸探桿進行續接。

根據本發明的一個實施例，所述觸探桿續接裝置還包括：卡盤聯結裝置，用于在聯結觸探桿和所述觸探桿進行續接過程中進行卡接。

根據本發明的一個實施例，當旋轉電機將聯結觸探桿放置裝置旋轉至預定位置時，卡盤聯結裝置與預定容納孔相卡接，使預定的聯結觸探桿通過卡盤連接裝置由推進桿推動，進而與觸探桿進行續接。

根據本發明的一個實施例，所述反力支撐裝置包括：觸探桿放置和控制艙，用于容納觸探桿和所述控制裝置；觸探桿連接和推進艙，所述觸探桿連接和推進艙與所述觸探桿放置和容納艙相連接，用于容納所述靜壓裝置；真空靜壓艙，所述真空靜壓艙與所述觸探桿連接和推進艙進行連接；以及貫入艙，所述貫入艙與所述真空靜壓艙連接，用于貫入到水下巖土內。