[發明專利]一種自由下落式觸探模擬裝置及方法

在審

• 申請號: 202011294484.7
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112378787A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 張民生;申志聰;王秀海;李澤宇;張澤宇;馬海鵬
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01N3/303
• 分類號: G01N3/303;G01N3/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

1.一種自由下落式觸探模擬裝置，其特征在于，包括：

底座(1)；

固結倉，設置于所述底座(1)上，所述固結倉包括外殼(21)和位于所述外殼(21)內的內殼(22)，所述內殼(22)用于盛放試樣，所述內殼(22)與所述外殼(21)之間形成水腔(23)；

導向管(3)，一端與所述內殼(22)固定連接且連通所述內殼(22)的內部，另一端伸出所述外殼(21)之外；

壓力補償組件(5)，設置于所述固結倉的上方，能夠通過所述導向管(3)向所述內殼(22)內的試樣施加豎向壓力；

調節支架，設置于所述底座(1)上，包括第一支撐架(61)和與所述第一支撐架(61)連接的導軌(62)，所述第一支撐架(61)的高度可調節，所述導軌(62)在豎直平面內的角度可調節；

觸探組件(4)，與所述導軌(62)滑動連接且通過鎖緊件鎖緊，所述觸探組件(4)包括探桿(41)和探頭(42)，所述探桿(41)正對所述導向管(3)設置，所述探頭(42)能夠貫入所述試樣中。

2.根據權利要求1所述的自由下落式觸探模擬裝置，其特征在于，所述內殼(22)包括上蓋(221)、下蓋(222)以及設置于所述上蓋(221)與所述下蓋(222)之間的柔性隔水膜(223)，所述導向管(3)的下端與所述上蓋(221)固定連接。

3.根據權利要求2所述的自由下落式觸探模擬裝置，其特征在于，所述外殼(21)包括頂蓋(211)、底蓋(212)以及設置于所述頂蓋(211)與所述底蓋(212)之間的側壁(213)，所述頂蓋(211)上設置有與所述水腔(23)相連通的進氣孔和進水孔，所述側壁(213)的底部設置有與所述水腔(23)相連通的排水孔。

4.根據權利要求3所述的自由下落式觸探模擬裝置，其特征在于，所述頂蓋(211)上開設有安裝孔，所述導向管(3)穿設于所述安裝孔中且所述導向管(3)能夠與所述頂蓋(211)鎖緊固定。

5.根據權利要求1所述的自由下落式觸探模擬裝置，其特征在于，所述壓力補償組件(5)包括第二支撐架(51)、氣缸(52)和轉接板(53)，所述第二支撐架(51)與所述底座(1)連接，所述氣缸(52)設置于所述第二支撐架(51)上，所述氣缸(52)的輸出端與轉接板(53)固定連接，所述轉接板(53)與所述導向管(3)固定連接。

6.根據權利要求5所述的自由下落式觸探模擬裝置，其特征在于，所述氣缸(52)設置有至少兩個，至少兩個所述氣缸(52)繞所述外殼(21)的周向均勻間隔設置，每個所述氣缸(52)的輸出端均與所述轉接板(53)連接。

7.根據權利要求1所述的自由下落式觸探模擬裝置，其特征在于，所述第一支撐架(61)包括固定架(611)和移動架(612)，所述固定架(611)與所述底座(1)固定連接，所述固定架(611)上沿豎直方向開設有多個第一螺紋孔，所述移動架(612)上開設有第二螺紋孔，所述第二螺紋孔與所述第一螺紋孔之間能夠通過螺栓連接。

8.根據權利要求7所述的自由下落式觸探模擬裝置，其特征在于，所述導軌(62)與所述移動架(612)之間通過調節機構連接，所述調節機構包括沿豎直方向間隔設置的兩組調節組件(63)，所述調節組件(63)包括：

支撐桿(631)，與所述移動架(612)固定連接；

螺桿(632)，穿設于所述支撐桿(631)且與所述支撐桿(631)螺接；

轉接塊(633)，與所述導軌(62)固定連接，所述轉接塊(633)上設置有容置槽，所述螺桿(632)的一端插入所述容置槽內。

9.根據權利要求1所述的自由下落式觸探模擬裝置，其特征在于，所述探桿(41)遠離所述探頭(42)的一端設置有連接塊(7)，所述連接塊(7)與所述導軌(62)滑動連接且能夠通過鎖緊銷固定，所述連接塊(7)上設置有配重塊(43)。

10.一種自由下落式觸探模擬方法，其特征在于，采用權利要求1-9任一項所述的自由下落式觸探模擬裝置，包括：

在內殼(22)中盛放試樣，在水腔(23)中充水，并對試樣進行真空飽和處理；

通過壓力補償組件(5)向內殼(22)內的試樣施加豎向壓力；

調節第一支撐架(61)的高度使得觸探組件(4)位于設定高度處，調節導軌(62)在豎直平面內的角度使得探桿(41)沿豎直方向設置；

拆卸鎖緊件，以釋放觸探組件(4)，探桿(41)在重力作用下豎直向下移動進入導向管(3)，探頭(42)貫入固結倉的試樣中以獲得力學參數。