[發明專利]一種可以同時測量T-Bar所受吸力和阻力的T-Bar裝置

有效

• 申請號: 202011494468.2
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112683431B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 于龍;王澤明;趙維;扈曉飛
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明屬于海洋工程土工試驗軟黏土測試技術領域，提供了一種可以同時測量T?Bar所受吸力和阻力的T?Bar裝置，將T?Bar探頭分為上下兩瓣，分別傳力給兩個測力傳感器，用以同時測得T?Bar在運動中所受到的吸力和阻力的T?Bar探頭，包括作動裝置和數據采集設備。本發明設備結構新穎，使用方便，造價低廉、操作簡單，能夠較為準確地同時測量T?Bar在軟黏土中循環運動時所受吸力和阻力，便于對T?Bar機制進行進一步分析。

技術領域

本發明屬于海洋工程土工試驗軟黏土測試技術領域，涉及一種可以同時測量T-Bar所受吸力和阻力的T-Bar裝置。

背景技術

隨著近年來海洋工程不斷發展，海洋工程逐漸由近海、淺海向遠海、深海轉變，其規模也不斷增大。這對海洋工程設計時土的承載力的勘測以及土工模型試驗中黏土參數的測量提出了更高的要求。Randolph于1996年提出了適用于海底軟土的T型全流觸探儀(T-Bar)，并指出其可用于軟土不排水抗剪強度測試。T-Bar測量軟黏土的不水抗剪強度具有可靠性。隨著工程規模的擴大，測試精度要求的提高，靜力觸探測試技術不斷進步。T-Bar具有高效率、高精度、低成本的特點，在黏土測試中得到了廣泛應用。新型傳感器的使用針對性地拓寬了靜力觸探測試的功能及精度。目前國內全流觸探儀的研究總體處于起步階段。我國迫切需要設計研發出廣泛適用于本國海底軟土環境的測試設備。在海洋平臺領域，可移動采儲平臺自拔樁時基礎底部的吸力是不利因素。在實際工程中如果沒有采取工程措施減小底面與土體間的吸附力，人員設備存在較大風險，因此需要對消除基底吸力的措施進行論證。而目前靜力觸探測試技術中的T-Bar只能測試出貫入過程的阻力和孔壓，對于循環觸探時探頭不同表面方向所受的吸附力與阻力并不能分別具體量化，這是海洋工程吸力研究的一大困難。

本發明提出一種將T-Bar探頭分為上下兩瓣分別傳力給兩個測力傳感器用以同時測得T-Bar在運動中所受到的吸力和阻力的T-Bar探頭。

發明內容

本發明提出一種可以同時測量T-Bar所受吸力和阻力的T-Bar裝置，分為T-Bar探頭，作動裝置和數據采集設備。

本發明的技術方案：

一種可以同時測量T-Bar所受吸力和阻力的T-Bar裝置，將T-Bar探頭分為上下兩瓣，分別傳力給兩個測力傳感器，用以同時測得T-Bar在運動中所受到的吸力和阻力的T-Bar探頭，包括作動裝置和數據采集設備；

所述的T-Bar探頭包括T-Bar下瓣1、T-Bar上瓣2、拉壓力傳感器一3、傳力桿4、傳力桿保護套5、傳感器保護套底座6、拉壓力傳感器二7、傳感器信號線8和孔壓傳感器9；傳力桿4兩端分別與T-Bar下瓣1和拉壓力傳感器二7相連，將T-Bar下瓣1所受的拉壓力傳給拉壓力傳感器二7并通過傳感器信號線8將信號輸出；T-Bar上瓣2穿在傳力桿4上，其與拉壓力傳感器一3相連，拉壓力傳感器一3通過傳力桿保護套5與傳感器保護套底座6相連，其中T-Bar上瓣2與傳力桿4交匯處光滑無摩擦，拉壓力傳感器一3通過傳力桿4和傳力桿保護套5的內里間隙布置傳感器信號線8來輸出信號，孔壓傳感器9位于T-Bar下瓣1底部中心位置，其信號線通過傳力桿4匯聚于傳感器信號線8來輸出信號。

所述的作動裝置包括伺服電機控制柜10、作動器支架11、伺服電機作動器12和連接桿13；進行試驗準備時，將土樣模型箱17置于作動器支架11的底座上，T-Bar18的傳感器保護套底座6與拉壓力傳感器二7的端面處與連接桿13相連，試驗過程中根據T-Bar18所需的貫入速度與貫入方式在伺服電機控制柜10上配置伺服電機作動器12的驅動參數，伺服電機作動器12通過連接桿13令T-Bar18在黏土中運動，從而測量數據；

所述的數據采集設備包括傳感器信號線8、數據采集卡14、通訊線16和上位機15；在試驗過程中，拉壓力傳感器一3和拉壓力傳感器二7所反饋的電信號通過傳感器信號線8輸出到數據采集卡14中進行信號處理，數據采集卡14將采集并處理好的電信號通過通訊線16輸入到上位機15中，采集到的信號在上位機15儲存進而獲得吸力與阻力值進行人工處理分析。