[發明專利]海床基靜力貫入及取樣平臺

有效

• 申請號: 201710050774.9
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106707361B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 郭磊;葉思源;丁喜桂;楊士雄;王錦;趙廣明
• 申請（專利權）人: 青島海洋地質研究所
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司37252
• 代理人: 陳海濱

技術領域

本發明涉及海洋觀測、海洋工程地質技術領域，特別是涉及一種海床基靜力貫入及取樣平臺。

背景技術

在海岸帶地區，泥沙經過河流的遠距離輸運快速沉降并堆積，在海洋水動力(波浪、海流、潮汐等)、土體自重及生物擾動下發生一系列的動態變化過程，包括沉積物固結壓密過程、液化流變過程、侵蝕再懸浮運移過程。在這些過程中伴隨著沉積物的成分、結構、物理力學性質和工程地質性質發生動態變化，進而引發海岸帶侵蝕、港口淤積、海底滑坡、濁流等海洋地質災害，從而對海上平臺、海底管線、海底電纜等海洋工程設施造成巨大破壞。因此迫切需要對海底沉淀物進行探測/觀測/監測。

目前對于海底沉積物的探測/觀測/監測方法，主要包括以地震、淺剖為代表的海洋地球物理探測方法，以靜力觸探為代表的原位探測方法，以各類貫入式探桿為代表的長期原位觀測方法，以沉積物取樣為代表的沉積物分析方法。其中，海洋地球物理探測方法具有速度快、范圍廣、深度大等優點，但在海岸帶地質環境演化過程最為快速、復雜的淺表層沉積物區域(海床面以下0-3m)往往處于其探測盲區；對于自然事件的過程，特別是細節的捕捉，其精度也遠遠無法滿足要求。原位探測方法具有速度快、可靠性高等優點，但大多需要通過取樣分析確定若干參數值，原位探測與取樣點在時間與空間的不同步，往往導致數據存在固有誤差。更重要的是，海洋地球物理探測方法與原位探測方法均缺乏時間上的連續性，是以獲取靜態數據為目的，被迫忽略淺層海底沉積物與底層海水之間隨時間的動態變化、能量轉化、物質交換過程。海洋地球物理探測方法與原位探測方法難以對快速、復雜的海岸帶工程地質環境進行獨立、有效的測量。長期原位觀測方法大多為貫入式探桿/探針(如孔隙水壓力探桿、電阻率探桿、地熱探針等)觀測；貫入方式本身仍是該領域的技術難點，而采用單一參數的貫入式探桿進行連續觀測，對于描述復雜沉積物的動態變化過程，仍缺乏足夠的可靠性。沉積物分析方法本身缺乏足夠的時效性，而目前的主流取樣方法中，重力取樣可靠性底，鉆孔取樣成本高，且各種取樣方式(重力、活塞、鉆孔、箱式、抓斗等等)都會對沉積物造成不小的擾動，對數據分析產生極大的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種海床基靜力貫入及取樣平臺，實現對海底沉淀物進行原位探測、長期原位觀測和靜力取樣。

本發明提供一種海床基靜力貫入及取樣平臺，包括框架，框架的上端連接有承重頭，框架中設置有液壓站和貫入單元，貫入單元包括貫入油缸、上伸縮油缸、下伸縮油缸、動滑輪組、第一驅動繩、第二驅動繩、定滑輪、導軌和滑板，液壓站液壓連接貫入油缸、上伸縮油缸和下伸縮油缸，動滑輪組包括滑輪基座和設置于滑輪基座上的第一動滑輪及第二動滑輪，貫入油缸的伸縮端連接滑輪基座，第一驅動繩穿過第一動滑輪，第一驅動繩的一端經定滑輪連接框架，第一驅動繩的另一端經定滑輪連接滑板的上端，第二驅動繩穿過第二動滑輪，第二驅動繩的一端經定滑輪連接框架，第二驅動繩的另一端經定滑輪連接滑板的下端，框架的側端設置導軌，滑板滑動連接導軌，滑板上設置有上左右夾持爪，于框架的側端且在上左右夾持爪的下側位置設置有下左右夾持爪，上伸縮油缸的伸縮端連接上左右夾持爪，下伸縮油缸的伸縮端連接下左右夾持爪，上左右夾持爪和下左右夾持爪均可夾持或松開桿件。

進一步的，海床基靜力貫入及取樣平臺包括若干個貫入單元。

進一步的，框架的側端靠近下左右夾持爪的位置設置有位移計。

進一步的，桿件包括探測桿、觀測桿和取樣管。

進一步的，框架中還設置有配重箱。

進一步的，框架中還設置有配重油缸，液壓站液壓連接配重油缸，配重油缸的伸縮端連接配重箱。

進一步的，框架中還設置有高度計。

進一步的，框架中還設置有照明燈和攝像機。

進一步的，框架中還設置有GPS定位模塊。

進一步的，海床基靜力貫入及取樣平臺還包括主控臺，框架中還設置有控制艙、驅動艙和電池艙，主控臺經控制艙信號連接驅動艙，電池艙分別電連接控制艙和驅動艙，驅動艙分別信號連接貫入油缸、上伸縮油缸和下伸縮油缸。

與現有技術相比，本發明的海床基靜力貫入及取樣平臺具有以下特點和優點：

本發明的海床基靜力貫入及取樣平臺，可實現對海底沉淀物進行原位探測、長期原位觀測和靜力取樣的同步、同點測量，從不同的角度獲取相互呼應的海底沉積物參數，為全面、可靠的認識和解讀海底沉積物動態變化過程提供一種可行的方法，以獲取更為準確、全面的海洋地質環境參數隨時間和空間的變化過程。