[發明專利]一種原位量測筒型基礎沉貫端阻力和摩阻力的裝置及方法

有效

• 申請號: 201310218956.4
• 申請日: 2013-06-04
• 公開（公告）號: CN103266636A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 練繼建;陳飛;王海軍;張杰;馬煜翔
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發明屬于海洋、港口、巖土工程技術領域，更加具體地說，涉及一種原位量測裝置，特別是涉及一種原位量測筒型基礎沉貫過程所受端阻力和摩阻力的裝置及方法。?

背景技術

風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視，海上風電開發潛力巨大，但同樣也面臨著諸多技術問題。比如海上風電基礎受到的垂向荷載與水平荷載相比較小，導致基礎受荷偏心很大，因而傳統的基礎結構型式在近海風電場建設中失去了優勢和適用性。復合式筒型基礎是一種適合海上風機結構的、巨型寬淺式筒型基礎結構，具有海上快速建造、抗傾覆能力強、適用于不良地基等諸多優勢，具有廣闊的應用前景。?

復合式筒型基礎在負壓作用下沉放是非常重要的一項施工過程，國內外實際工程表明，部分筒型基礎之所以失敗，多數是因為沉放過程出現問題，沉放阻力估算不準確，造成筒型基礎無法下沉至設計深度，因此非常有必要開展對筒型基礎沉放阻力方面的研究。筒型基礎沉貫過程需要克服的阻力主要包括端阻力和摩阻力，目前確定筒型基礎沉貫阻力的主要方法是：在現場進行靜力觸探試驗（CPT），然后將CPT獲得的錐尖貫入阻力等土質參數，通過國外規范中的一些經驗公式轉換得到筒型基礎的沉貫阻力。由于CPT采用的是圓錐探頭，其沉貫過程結構-土作用機理與筒裙貫入有所不同，不能考慮筒內外側土體擠土效應的差異，并且該方法建立在國外工程經驗的基礎上，且沒有嚴格的理論支持，加之公式中的參數取值范圍寬泛，大大限制了其在我國工程中的應用。?

因此如何比較準確地確定筒型基礎沉放阻力是保證其順利沉放的前提，由于目前筒型基礎在國內外的應用歷史尚短，工程經驗尚不豐富，缺乏專門的規范、規程，故亟需能夠原位量測筒型基礎端阻力和摩阻力的裝置設備，以給筒型基礎的設計和施工帶來準確的沉貫阻力信息，保證筒型基礎順利安裝就位。?

發明內容

本發明目的在于克服現有技術的不足，是針對上述存在問題，提供一種可以原位量測筒型基礎沉貫端阻力和摩阻力的裝置及方法，解決筒型基礎在沉貫過程中所受的內、外側摩阻力和端阻力的量測問題。?

本發明的目的通過下述技術方案予以實現：?

一種原位量測筒型基礎端阻力和摩阻力裝置，包括量測總沉貫阻力的第一壓力傳感器、筒型基礎的頂蓋、筒型基礎的筒壁、內側摩擦環、外側摩擦環、量測內側摩阻力的第二壓力傳感器、量測外側摩阻力的第三壓力傳感器、第一連接螺栓、量測端阻力的第四壓力傳感器、端頭、滑塊、基座肋板、第二連接螺栓和滑槽，其中：?

所述量測總沉貫阻力的第一壓力傳感器設置在筒型基礎的頂蓋上，例如安裝在筒型基礎的頂蓋上設置的安裝孔中，并與外部靜壓設備連接，量測筒型基礎在沉貫過程中受到的外部靜壓設備施加的壓力，即該裝置由靜壓設備壓入海洋土體過程中，量測總的靜壓貫入力。?

在所述筒型基礎的筒壁的兩側（即筒型基礎的外側和內側）分別嵌入內側摩擦環和外側摩擦環，即將內側摩擦環和外側摩擦環分別套在筒壁的兩側，筒壁與內側摩擦環和外側摩擦環之間均設有滑塊，所述滑塊選擇半球形或者球形（類似滾珠），摩擦環與滑塊的接觸面涂抹潤滑油，以減小二者之間的摩擦。?

所述內側摩擦環和筒壁、外側摩擦環和筒壁之間設置有量測內側摩阻力的第二壓力傳感器、量測外側摩阻力的第三壓力傳感器，所述第二壓力傳感器和第三壓力傳感器固定在筒壁上。當摩擦環受到土的摩阻力時，會向上移動，與壓力傳感器接觸，量測內側摩阻力的第二壓力傳感器采集的總壓力即為內側摩擦環受到的內側摩阻力，量測外側摩阻力的第三壓力傳感器采集的總壓力即為外側摩擦環受到的外側摩阻力。?

在筒型基礎的筒壁的末端通過第一連接螺栓固定連接基座肋板和筒壁，所述基座肋板的末端設置有滑槽，所述滑槽中設置有用于連接基座肋板和端頭的第二連接螺栓，所述第二連接螺栓的一端設置在基座肋板的滑槽中，另一端與端頭固定相連；所述基座肋板和端頭之間，在基座肋板上設置有量測端阻力的第四壓力傳感器。所述第二連接螺栓選用凹陷式，以保證筒壁表面的平滑。所述第二連接螺栓可以在端頭的作用下沿滑槽上下移動，裝置下沉時端頭受到土壓力，向上移動，與壓力傳感器接觸，壓力傳感器量測的總壓力即為端阻力。?

所述第一壓力傳感器1數量選擇1—4個，均勻分布在筒型基礎的頂蓋上；所述第二壓力傳感器6、第三壓力傳感器7和第四壓力傳感器9沿著筒形基礎圓周均勻分布，數量選擇2—6個。?