[實用新型]一種新型海洋土全流觸探系統

有效

• 申請號: 201920017342.2
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN209585008U
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 裴華富;孫安元;楊慶;楊鋼;趙維
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: E02D1/02
• 分類號: E02D1/02
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本實用新型公開了一種新型海洋土全流觸探系統，屬于土木工程領域。采用軸長比為0.4的橢圓截面探頭進一步降低探頭阻力系數引起的測試誤差，并給出了探頭阻力系數、阻力系數誤差與軸長比的線性關系；將光纖光柵布置于探桿外壁，替代傳統壓感傳感器，在循環貫入過程中測試探頭端部阻力及側向摩阻力；基于全流理論利用土塑性力學的極限分析法，從理論上給出土體不排水抗剪強度的算法，并結合探頭、探桿的幾何形式比給出了對應的算法；在橢圓探頭布設孔壓傳感器，測試貫入過程中孔壓變化；與現有測試技術相比，降低了由探頭阻力系數難以控制引起的測量誤差，優化了海洋軟土不排水抗剪強度的測試方法，能夠對海洋軟土的抗剪強度進行精準測量。

技術領域

本實用新型屬于土木工程領域，涉及一種新型海洋土全流觸探系統，尤其涉及一種利用光纖光柵傳感器為測量部件的測試方法。

背景技術

近年來，海洋開發不斷由近岸淺海向離岸深海的發展，對海洋工程的設計、建設及運營提出了更高的要求。與海洋工程建設運營密切先關的勘測技術，尤其是對海洋土強度的測試評價技術有著重要的工程意義。目前，對于海洋軟土強度的勘測分為現場勘測及室內試驗兩種方式，但勘測結果受儀器精度及土樣的取樣質量影響，誤差往往較大。

海洋軟土具有不同于其他陸相巖土的特殊工程性質，往往呈現出高含水率、高靈敏度、高液性指數、不排水強度低及循環軟化等特點，采用合理、高效的方法確定其強度指標具有重要意義。傳統的海洋軟土強度指標的測試方法主要包括：三軸剪切試驗、現場十字板試驗、靜力觸探試驗等方法。由于測試精度相對較高，近年來靜力觸探和T-bar靜力貫入試驗得到了較為廣泛的應用。

以上方法在實踐中廣泛應用的同時，也暴露出了一些問題。例如，由于海洋飽和軟土的抗剪強度相對較低，對于靜力觸探試驗來說，在高壓的海底測試環境中，貫入阻力的隨深度的增量梯度過低會降低測試精度。對于T-bar靜力貫入測試，基于全流理論利用塑性力學的極限方法獲得解析解，其測試結果相對較為準確，但是受T-bar探頭的尺寸效應影響，從表層初始貫入時周圍土體往往不能達到滿流狀態，會導致在幾倍探頭深度內低估軟土的強度；T-bar靜力貫入采用的傳統圓形截面探頭，其阻力系數受探頭表面粗糙度的影響較大，在完全光滑及完全粗糙兩種極限條件下阻力系數的不確定性可引起近13％的測試誤差。

基于以上問題，本實用新型提供的海洋土全流觸探系統及測試方法，采用了可顯著降低探頭阻力系數不確定性誤差的橢圓截面探頭，以高精度、高靈敏度的光纖光柵作為應力測量手段，并提供了基于全流理論的軟土不排水抗剪強度的算法公式。對于提升海洋軟土強度參數的測量精度、探究海洋軟土的循環破壞機理的具有重要意義。

實用新型內容

本實用新型目的在于提供一種海洋土全流觸探系統及測試，以克服現有手段的不足。利用可顯著降低誤差的橢圓截面探頭替代傳統圓形截面探頭，以高精度、高靈敏度的光纖光柵作為應力測量手段，優化了海洋軟土不排水抗剪強度測試方法。并基于全流理論的軟土不排水抗剪強度算法公式、不同軸長比橢圓界面探頭的阻力系數及阻力系數誤差計算公式。

本實用新型的技術方案：

一種新型海洋土全流觸探系統，包括橢圓截面探頭1、孔隙水壓傳感器2、光纖光柵3、鎂鋁合金變截面中空探桿4、壓阻式壓力傳感器5、帶密封線圈的塑膠軟管6、孔隙可調式移動滑塊7、滑塊定位螺栓8、波長解調設備9、壓力數采儀10、進步式電機11和直線模組12；

所述的橢圓截面探頭1為剛性材料，用于剪切土體；