[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

本發明公開了一種自由下落式觸探模擬裝置及方法，其屬于海洋地質探測技術領域，自由下落式觸探模擬裝置包括：固結倉，包括外殼和內殼，內殼用于盛放試樣，內殼與外殼之間形成水腔；導向管，一端與內殼固定連接且連通內殼的內部，另一端伸出外殼之外；壓力補償組件，能夠通過導向管向內殼內的試樣施加豎向壓力；觸探組件，包括探桿和探頭，探桿正對導向管設置，探頭能夠貫入試樣中。自由下落式觸探模擬方法采用上述的自由下落式觸探模擬裝置，通過壓力補償組件能夠補償由于導向管與外界連通導致的試樣頂部缺少壓力的情況，使得模擬工況更接近實際工況，獲得的參數更精確。

技術領域

本發明涉及海洋地質探測技術領域，尤其涉及一種自由下落式觸探模擬裝置及方法。

背景技術

靜力觸探是獲得土體物理力學性質的最為理想原位測試方法之一，在確定地基承載力、不排水抗剪強度等方面得到廣泛應用。近年來，在陸地靜力觸探技術基礎之上，國內外相繼研發了海上靜力觸探測試裝備，并得到應用。由于海上靜力觸探對測試裝備、搭載船只等要求較高，限制了其進一步廣泛應用，輕巧靈便的自由下落式觸探測試技術應運而生。

自由下落式觸探的工作原理是貫入裝置在一定高度釋放，其依靠自身重力以一定速度插入沉積物中，在沉積物阻力作用下，貫入裝置速度逐漸降低直至為零。通過貫入過程中獲得的加速度、錐尖阻力、側摩阻力及孔隙水壓力等數據，獲取海底淺層沉積物強度參數。

在現場進行測試相對于室內試驗不僅費時費力，而且成本較高，因此，研究高精度的室內試驗，以積累相關數據，成為迫切需要解決的問題。現有技術中在進行動力貫入試驗時，由于探桿需要貫入試樣，試樣的頂部需要與外界接觸，導致試樣的部分面積缺少壓力，不能真實模擬實際工況。

發明內容

本發明的目的在于提供一種自由下落式觸探模擬裝置及方法，以更精確地模擬實際工況。

如上構思，本發明所采用的技術方案是：

一種自由下落式觸探模擬裝置，包括：

底座；

固結倉，設置于所述底座上，所述固結倉包括外殼和位于所述外殼內的內殼，所述內殼用于盛放試樣，所述內殼與所述外殼之間形成水腔；

導向管，一端與所述內殼固定連接且連通所述內殼的內部，另一端伸出所述外殼之外；

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

調節支架，設置于所述底座上，包括第一支撐架和與所述第一支撐架連接的導軌，所述第一支撐架的高度可調節，所述導軌在豎直平面內的角度可調節；

觸探組件，與所述導軌滑動連接且通過鎖緊件鎖緊，所述觸探組件包括探桿和探頭，所述探桿正對所述導向管設置，所述探頭能夠貫入所述試樣中。

其中，所述內殼包括上蓋、下蓋以及設置于所述上蓋與所述下蓋之間的柔性隔水膜，所述導向管的下端與所述上蓋固定連接。

其中，所述外殼包括頂蓋、底蓋以及設置于所述頂蓋與所述底蓋之間的側壁，所述頂蓋上設置有與所述水腔相連通的進氣孔和進水孔，所述側壁的底部設置有與所述水腔相連通的排水孔。

其中，所述頂蓋上開設有安裝孔，所述導向管穿設于所述安裝孔中且所述導向管能夠與所述頂蓋鎖緊固定。

其中，所述壓力補償組件包括第二支撐架、氣缸和轉接板，所述第二支撐架與所述底座連接，所述氣缸設置于所述第二支撐架上，所述氣缸的輸出端與轉接板固定連接，所述轉接板與所述導向管固定連接。

其中，所述氣缸設置有至少兩個，至少兩個所述氣缸繞所述外殼的周向均勻間隔設置，每個所述氣缸的輸出端均與所述轉接板連接。