[發(fā)明專利]一種可用于深海中的孔壓靜力觸探探頭在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811314307.3 | 申請日： | 2018-11-06 |
| 公開（公告）號： | CN109252505A | 公開（公告）日： | 2019-01-22 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 李小艷;程陽銳;李俊;唐紅平;彭建平;王建華 | 申請（專利權(quán)）人： | 長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司 |
| 主分類號： | E02D1/02 | 分類號： | E02D1/02 |
| 代理公司： | 長沙朕揚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213 | 代理人： | 文立興 |
| 地址： | 410000 湖南*** | 國省代碼： | 湖南;43 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 水壓腔 探頭 測量 孔壓靜力觸探 孔隙水壓力 檢測裝置 量程 差壓測量 靜水壓力 透水通道 透水孔 分辨率 深海 可用 膜片 差壓傳感器 絕壓傳感器 測量海水 測量孔隙 精度問題 外部連通 原位校準 水壓力 錐頭 分隔 連通 | ||
本發(fā)明公開了一種可用于深海中的孔壓靜力觸探探頭，包括錐頭和孔隙水壓力檢測裝置，探頭內(nèi)設(shè)有水壓腔，錐頭上設(shè)置有透水孔，孔隙水壓力檢測裝置將水壓腔分隔為前水壓腔和后水壓腔，前水壓腔通過一第一透水通道與透水孔連通，后水壓腔通過一第二透水通道與外部連通，孔隙水壓力檢測裝置包括包括第一膜片、第二膜片、差壓測量元件和絕壓測量元件。本發(fā)明的孔壓靜力觸探探頭通過采用差壓傳感器和絕壓傳感器相輔相成，即差壓測量元件量程小但分辨率高，用來測量孔隙水壓力與靜水壓力的差值，提高了測量的精度問題。絕壓測量元件量程大但是分辨率小，用來測量海水中靜水壓力，方便實現(xiàn)原位校準，同時兼顧了測量量程和測量精度的要求。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于深水土體原位測試領(lǐng)域，具體為一種高圍壓環(huán)境下孔壓靜力觸探設(shè)備。
背景技術(shù)
孔隙水壓力靜力觸探是二十世紀七十年代末八十年代初在國際上興起的一種新型原位測試技術(shù)。它將測量孔隙水壓力的元件與標準靜力觸探探頭結(jié)合，使之在量測錐尖阻力，側(cè)壁摩擦力的同時，量測出貫入過程中產(chǎn)生的土的超孔隙水壓力。孔壓靜力觸探可用于劃分土層，判定土層類別，查明軟硬夾層及土層在水平和垂直方向的均勻性，評價地基土的工程特性。
目前大部分深水原位孔壓設(shè)備需面臨以下潛在的問題：分辨率與量程的矛盾(即量程大則分辨率低，而分辨率高則量程小，無法兼顧)、精度較低、不能原位校準等。具體如附圖2所示，u為海床中深度h處孔壓傳感器測量壓力值，包含了深海靜孔壓uh和超孔壓△u。海洋巖土工程，尤其是深海巖土工程，由于水深大，靜孔壓uh極大，這會導(dǎo)致普通傳感器若要滿足量程需求，分辨率精度就無法保證。并且在測量錐尖阻力和側(cè)壁摩擦力時，如果設(shè)計不當，這兩種力會發(fā)生相互影響，導(dǎo)致測量的不準確。
以上問題均會影響測量數(shù)據(jù)的準確性。因此提出更加穩(wěn)定高精度的深水孔壓原位觀測技術(shù)方案，對提高我國海洋技術(shù)具有重要意義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種大量程、高精度并能實現(xiàn)原位校準的孔壓靜力觸探探頭，從而解決上述問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種可用于深海中的孔壓靜力觸探探頭，包括錐頭和孔隙水壓力檢測裝置，所述探頭內(nèi)設(shè)有水壓腔，位于所述探頭一端的所述錐頭上設(shè)置有透水孔，所述第一膜片和第二膜片之間形成一密封腔室，所述密封腔室將所述水壓腔分隔為前水壓腔和后水壓腔，所述前水壓腔通過一第一透水通道與所述透水孔連通，所述后水壓腔通過一第二透水通道連通至探頭另一端的外部，所述孔隙水壓力檢測裝置包括第一膜片、第二膜片、差壓測量元件和絕壓測量元件，所述第一膜片靠近前水壓腔設(shè)置，所述第二膜片靠近后水壓腔設(shè)置，所述差壓測量元件的兩端分別與第一膜片和第二膜片連接，所述絕壓測量元件與所述第一膜片連接。
進一步的，所述第一透水通道和第二透水通道的輸入端均設(shè)置有透水濾器。
進一步的，所述第一膜片和第二膜片通過與所述水壓腔的腔壁密封粘接形成所述密封腔室。
進一步的，所述第一膜片和第二膜片均為硅膜片。
進一步的，還包括一錐尖阻力檢測裝置，所述錐尖阻力檢測裝置包括第一變形柱和錐尖阻力傳感器，所述第一變形柱安裝在所述錐頭上，所述錐尖阻力傳感器設(shè)置在所述第一變形柱上。
進一步的，還包括一側(cè)壁摩擦力檢測裝置，所述側(cè)壁摩擦力檢測裝置包括摩擦筒、第二變形柱和側(cè)壁摩擦傳感器，所述第二變形柱套接在所述探頭上，所述摩擦筒套接在所述第二變形柱上，所述側(cè)壁摩擦傳感器設(shè)置在所述第二變形柱上。
進一步的，所述第二變形柱的外壁上設(shè)置有第一環(huán)形凹槽，所述側(cè)壁摩擦傳感器設(shè)置在所述第一環(huán)形凹槽的底面。
進一步的，所述探頭的外壁上設(shè)置有一第二環(huán)形凹槽，所述第二變形柱套接設(shè)置在所述第二環(huán)形凹槽內(nèi)。
進一步的，所述第一變形柱靠近第二變形柱的端部套接有對所述錐尖阻力傳感器密封的密封圈組件。
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