[實用新型]一種用于海底軟土全流動貫入強度測試的溫控裝置

有效

• 申請號: 201720049449.6
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN206515707U
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 年廷凱;郭興森;鄭德鳳;范寧;陳光齊
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G05D23/19
• 分類號: G05D23/19
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 梅洪玉,潘迅

技術領域

本實用新型屬于建設工程技術領域，涉及不同溫度對海底軟土貫入試驗的影響研究，尤其針對低溫條件下海底軟土的全流動貫入強度試驗研究。

背景技術

根據鞠文杰【鞠文杰，曹浩明，梅路平，等.溫度變化對海底管道試壓的影響規律[J].石油和化工設備，2015，18：14—18】研究表明，黃、渤海海底溫度基本在6℃左右，海底在深度1000m處的水溫約為4-5℃，2000m處為2-3℃，深于3000m處為1-2℃。鄒大鵬【鄒大鵬，盧博，閻貧，等.南海北部海底沉積物在溫度變化下的三種聲速類型[J].地球物理學報，2012，55(3):1017—1024】提到海底沉積物存在著不同的表層溫度和溫度梯度，接近于大陸架表面的溫度可以達到25℃左右，接近于1000m水深的溫度約為2℃，從表面往下溫度梯度平均為39℃/km。米立軍【米立軍，袁玉松，張功成，等.南海北部深水區地熱特征及其性質[J].石油學報，2009，30(1)：27—31】、王宗山【王宗山，徐伯，昌龔，等.黃海、渤海底層溫度數值預報方法的研究[J].黃渤海海洋，1996，14(3):23—28】也都提及了海底低溫條件。因此，處于海底的軟土真實溫度狀態為低溫狀態，且大多數海底軟土處于(0-4℃)。然而，由于試驗條件等的限制，現進行的土強度和流變性研究，多基于室溫25℃，所以，研究低溫對土強度和流變性的影響非常有必要。

在低溫條件下進行試驗研究，因試驗環境溫度難以精確控制。現有的試驗條件難以將精確的溫度控制與實際試驗相結合。對于上述問題，解決的途徑有兩種：其一，制造大型的恒溫控制室，可容納全部試驗儀器以及相關試驗人員，但其弊端非常明顯，如恒溫控制室造價極高，耗能極大，恒溫控制室選址要求嚴格，且控溫精度低，升溫、降溫速度慢等；其二，基于小型的恒溫控制箱，僅將試驗的部分關鍵儀器和試樣等放入恒溫控制箱內。洪嬌嬌【洪嬌嬌.基于超微型貫入實驗的粘性土強度溫度效應研究[D].南京大學，2013】對已有超微型貫入儀進行改進，在原有儀器基礎上增加了水浴箱，保證了實驗過程恒定的溫度。但其控溫范圍在20℃-50℃。邵玉嫻【邵玉嫻.粘性土工程性質的溫度效應試驗研究[D].南京大學，2011】利用微電腦人工氣候箱，控溫范圍5-50℃，溫度分辨率為0.1℃，控溫精度為±1.5℃，但微電腦人工氣候箱造價高，對于進行海底全流動貫入試驗極不方便，其課題組設計了步入式高低溫交變濕熱實驗室，控溫范圍為-10℃-80℃，溫度分辨率為0.1℃，控溫精度為±0.5℃，但造價極高，實現困難。

實用新型內容

針對現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種研究低溫條件下，海底軟土的全流動貫入強度試驗裝置。該裝置基于小型的恒溫控制箱，僅將試驗的部分關鍵儀器和試樣等放入恒溫控制箱內，試驗的其他部分如：試驗控制系統等，放到恒溫控制箱外，內外一起協調工作。箱內包含試驗系統、觀測系統、溫控系統等；箱外包含控制系統，數據、圖形采集系統等。

為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是：

一種用于海底軟土全流動貫入強度測試的溫控裝置，包括恒溫控制箱2，箱頂的透明蓋板1，箱內支撐平臺，箱內觀測系統，箱內溫控系統，箱內試驗系統，箱外控制系統。

所述的恒溫控制箱2能夠根據試驗具體要求，采購控溫范圍、精度、尺寸等不同的箱體。所述的透明蓋板1通過螺栓20安裝在恒溫控制箱2頂部，包括儀器預留孔17、光源線口18和數據線口19，所述的儀器預留孔17用于放置全流動貫入儀22，數據線口19用于通過溫度儀數據線27，透明蓋板1用來確保箱內溫度恒定，且可直接觀察箱內具體情況。所述的箱內支撐平臺為試驗臺15，根據具體試樣或儀器16要求，制作不同尺寸的試驗臺15，所述的試樣或儀器16放置在試驗臺15上方，構成箱內試驗系統，箱內試驗系統可根據具體貫入試驗要求，放置不同的試樣或儀器16。所述的恒溫箱控制室3位于恒溫控制箱2下方，包括恒溫箱控制開關4、調溫按鈕5和顯示器6，恒溫箱控制室3通過恒溫箱電源線25與電源24連接；所述的恒溫箱外壁20采用保溫性好的材料制成。

所述的箱內觀測系統包括箱壁鋪設的光源9，由四根豎向圓管10、四根水平上圓管11、四根水平下圓管12以及八個三通連接件13構成的能夠在空間平面任意調整位置的支架，以及能夠360度旋轉的位于支架上方的攝像頭14；所述的攝像頭14通過攝像頭數據線28與計算機23連接，通過攝像頭14在箱外監測任意位置和角度的貫入試驗進程，進行試驗操作；所述的光源9通過光源電源線26與電源連接。