[發(fā)明專利]一種原位量測裙板基礎(chǔ)沉貫端阻力和摩阻力的裝置及方法

有效

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• 申請日: 2013-06-04
• 公開（公告）號: CN103266637A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 練繼建;陳飛;王海軍;王鴻振;趙悅
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種原位量測裝置，更加具體地說，特別是涉及一種原位量測裙板基礎(chǔ)沉貫過程所受端阻力和摩阻力的裝置及方法，屬于海洋、港口、巖土工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

浩瀚的大海，不僅蘊藏著豐富的礦產(chǎn)資源，更有真正意義上取之不盡、用之不竭的海洋能源。海洋能源多種多樣，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水溫差能、海水鹽差能、海上風(fēng)能等等，這些能源永遠(yuǎn)不會枯竭，也不會造成任何污染，是化石能源的理想替代者，因此海洋能源開發(fā)越來越受到世界各國的重視，但其同樣也面臨著諸多技術(shù)問題。在海洋環(huán)境下，基礎(chǔ)不僅承受上部結(jié)構(gòu)物的豎向自重荷載以外，而且還要承受波浪、暴風(fēng)等引起的巨大水平荷載和彎矩，導(dǎo)致基礎(chǔ)受荷偏心很大，因而傳統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式在海洋結(jié)構(gòu)建設(shè)中失去了優(yōu)勢和適用性。裙板基礎(chǔ)是一種適合海上結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)形式，它的基底下帶有豎向增強板，具有抗傾覆能力強、適用于不良地基等諸多優(yōu)勢，具有廣闊的應(yīng)用前景。

裙板基礎(chǔ)是一種帶裙的板基礎(chǔ)，包括寬淺式筒型基礎(chǔ)、沉箱基礎(chǔ)等多種形式，在復(fù)雜多變的海洋環(huán)境下順利沉貫就位是一項非常關(guān)鍵的施工過程。國內(nèi)外實際工程表明，部分裙板基礎(chǔ)之所以失敗，多數(shù)是因為沉放過程出現(xiàn)問題，沉放阻力估算不準(zhǔn)確，因此非常有必要開展對裙板基礎(chǔ)沉放阻力方面的研究。裙板基礎(chǔ)沉貫過程需要克服的阻力主要包括端阻力和摩阻力，目前確定裙板基礎(chǔ)沉貫阻力的主要方法是：在現(xiàn)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(zhì)參數(shù)，通過國外規(guī)范中的一些經(jīng)驗公式轉(zhuǎn)換得到裙板基礎(chǔ)的沉貫阻力。由于CPT采用的是圓錐探頭，其沉貫過程結(jié)構(gòu)-土作用機理與筒裙貫入有所不同，并且該方法建立在國外工程經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，沒有嚴(yán)格的理論支持，加之公式中的參數(shù)取值范圍寬泛，大大限制了其在我國工程中的應(yīng)用。

因此如何比較準(zhǔn)確地確定裙板基礎(chǔ)沉放阻力是保證其順利沉放的前提。由于目前裙板基礎(chǔ)在國內(nèi)外的應(yīng)用歷史尚短，工程經(jīng)驗尚不豐富，缺乏專門的規(guī)范、規(guī)程，故亟需能夠原位量測裙板基礎(chǔ)端阻力和摩阻力的裝置設(shè)備，以給裙板基礎(chǔ)的設(shè)計和施工帶來準(zhǔn)確的沉貫阻力信息，保證裙板基礎(chǔ)順利安裝就位。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對上述存在問題，提供一種可以原位量測裙板基礎(chǔ)沉貫端阻力和摩阻力的裝置及方法，解決裙板基礎(chǔ)在沉貫過程中所受的側(cè)摩阻力和端阻力的量測問題。

本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種原位量測裙板基礎(chǔ)沉貫端阻力和摩阻力的裝置，包括量測總沉貫阻力的第一壓力傳感器、摩擦塊、裙板、量測側(cè)摩阻力的第二壓力傳感器、第一連接螺栓、基座肋板、量測端阻力的第三壓力傳感器、第二連接螺栓、端頭、滑塊、滑槽。

其中：所述量測總沉貫阻力的第一壓力傳感器設(shè)置在裙板頂部，例如安裝在裙板頂部的安裝孔中，待裝置由靜壓設(shè)備壓入海洋土體過程中，量測總的靜壓貫入力。

在所述裙板的側(cè)面嵌入摩擦塊，所述摩擦塊與裙板側(cè)面之間設(shè)置有滑塊，所述摩擦塊的上方，與裙板固定相連設(shè)置有量測側(cè)摩阻力的第二壓力傳感器。所述摩擦塊與滑塊的接觸面涂抹潤滑油，以減小二者之間的摩擦。當(dāng)摩擦塊受到土的摩阻力時，會向上移動，與壓力傳感器接觸，壓力傳感器采集的總壓力即為摩擦塊受到的摩阻力。

所述裙板的側(cè)面嵌入摩擦塊后，與裙板在整體上側(cè)面寬度一致。所述滑塊選用半球狀滑塊或者球狀滑塊。

在所述裙板的末端通過第一連接螺栓與基座肋板固定連接，所述基座肋板的下方固定設(shè)置有量測端阻力的第三壓力傳感器；所述端頭與裙板的末端通過第二連接螺栓相連，并設(shè)置在基座肋板的下方；所述第二連接螺栓一端與端頭固定相連，另一端設(shè)置在位于裙板末端的滑槽中，這樣一來，第二連接螺栓可在端頭的作用下沿滑槽上下移動。裝置下沉?xí)r，第二連接螺栓沿滑槽向上移動，所述端頭與第三壓力傳感器接觸，第三壓力傳感器量測端阻力；裝置上提時，裙板向上移動。所述第二連接螺栓（螺栓8）為凹陷式螺栓，以保證裙板表面的平滑。

所述摩擦塊的上方，與第二壓力傳感器之間設(shè)置有間隙，以便于摩擦塊的上下運動；

所述摩擦塊的下方，與基座肋板之間設(shè)置有間隙，以便于摩擦塊的上下運動；所述端頭的上方，與第三壓力傳感器之間設(shè)置有間隙，以便于端頭的上下運動。

所述第一壓力傳感器數(shù)量選擇為1—4個，均勻分布在裙板的頂部；所述第二壓力傳感器數(shù)量選擇2—4個，呈現(xiàn)均勻分布；所述第三壓力傳感器數(shù)量選擇2—4個，呈現(xiàn)均勻分布。

利用上述設(shè)備進行量測，待量測裝置與動力設(shè)備和采集設(shè)備連接完畢后，按照下述步驟進行：