CN110031399B - 由细颗粒土内粘聚力推求刀齿与土体之间粘附力的方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于疏浚工程技术领域，提供一种由细颗粒土内粘聚力推求刀齿与土体之间粘附力的方法。针对不同强度的细粒土，采用直剪仪等装置测定其内粘聚力；针对不同材质疏浚刀齿与细粒土之间的粘附力，采用疏浚刀齿与细粒土粘附力测定装置进行测定。对于不同材质的刀齿材料，通过对测定结果进行归一化处理，得到不同归一化曲线。针对某一施工区域，在已知细粒土内粘聚力情况下通过归一化曲线，可查询到不同材质刀齿与细粒土之间粘附力的数值，实现了大气或浸水环境下，不同上覆荷载、不同运动速度、不同材料以及不同粗糙程度情况下，疏浚刀齿与细粒土之间的切向粘附力的研究，从而可以指导疏浚刀齿切削力计算参数的选取、耙头以及绞刀头的设计与制作。

Description

由细颗粒土内粘聚力推求刀齿与土体之间粘附力的方法

技术领域

本申请属于疏浚工程技术领域，尤其涉及一种由细颗粒土内粘聚力推求刀齿与土体之间粘附力的方法。

背景技术

土的粘聚力除了包含内粘聚力外，还包括外粘聚力。内粘聚力是土体自身颗粒间的作用力，而外粘聚力是土与其他材料间的作用力也称为粘附力。细粒土的内粘聚力研究在岩土工程领域已经比较成熟，有关内粘聚力的测定、计算及应用已形成一套较完整的理论体系，土的内粘聚力理论也广泛的运用于各工程领域。但对于土的粘附力研究甚少，土体内粘聚力与粘附力间的关系尚未建立，因为尚无完整的用于研究土内粘聚力与粘附力相互关系的方法。

在疏浚工程技术领域，土的粘附力的研究是疏浚船舶刀齿设计及优化、疏浚船舶节能减排、疏浚工程环保进程无法回避的课题。在挖泥船疏浚作业特别是对粘性土的疏浚作业过程中，土壤与疏浚器具如绞吸挖泥船的铰刀、耙吸挖泥船的耙齿等间具有一定的粘附力，粘附力的存在增加了切削阻力，降低了挖泥船的工作效率，缩短了铰刀、耙齿等工作寿命，增加了能源消耗。通过铰刀、耙齿等的优化设计可一定程度上减小粘附力，从而降低能耗，而前提是研究土的内粘聚力与粘附力间的相互关系，弄清刀齿与切削粘土间切向粘附力的存在及变化规律。

目前，土的粘附力的确定尚不能通过基本土力学实验或计算得到，而且国内外还缺乏实用有效的测定设备及方法，通常是依靠工程经验设计疏浚刀齿，具有很大的盲目性。为弥补理论分析的不足，迫切需要结合简单易行的粘附力测定试验及基本土力学试验找到一种粘附力简便计算获取方法，其中的关键技术是如何确定内粘聚力与粘附力的相互关系，进而由内粘聚力推算粘附力，目前尚未发现该方法的报道。

发明内容

本申请的目的在于，克服现有技术的缺陷，提供一种由细颗粒土内粘聚力推求刀齿与土体之间粘附力的方法，用于疏浚工程领域，能满足大气或浸水环境下，不同上覆荷载、不同运动速度、不同材料以及不同粗糙程度情况下，疏浚刀齿金属材料与细粒土之间的切向粘附力即粘附力与内粘聚力的相互的研究，为粘附力参数的获取提供依据。

为了达到上述的目的，本申请采用如下的技术方案：

首先，本申请公开一种疏浚刀齿与细粒土粘附力测定装置，包括底座、水槽、加载机构、固结土样盒、拉拔土样盒、拉拔机构、拉压传感器、电脑操控系统；

其中，水槽安装在底座上；固结土样盒可拆卸地设置在水槽中，用于制作不同强度的土样；拉拔土样盒可拆卸地设置在水槽中，用于盛放所述土样；加载机构设置在水槽上方，用于向固结土样盒、拉拔土样盒施加竖向荷载；拉拔机构包括疏浚刀齿金属试验板，疏浚刀齿金属试验板穿设于拉拔土样盒中，用于对所述土样进行拉拔试验；拉压传感器与疏浚刀齿金属试验板连接，用于实时采集拉拔力的大小；电脑操控系统分别与加载机构、拉拔机构及拉压传感器连接，用于控制加载机构施加的竖向压力的大小，用于控制拉拔机构的拉拔速度，以及获取拉压传感器采集的拉拔力的大小。

进一步，加载机构包括传力杆、气缸、加载反力架、加压板、空压机；

加载反力架安装在水槽上，并与气缸连接，气缸与空压机连接，同时气缸底部通过传力杆与加圧板连接，加圧板位于固结土样盒或拉拔土样盒所在位置的上方，且加压板的尺寸与拉拔土样盒及固结土样盒所装土样的上顶面尺寸相同；

所述空压机与电脑操控系统连接，并通过电脑操控系统控制气缸对固结土样盒或拉拔土样盒中土样所施加的竖向压力的大小。

进一步，拉拔机构还包括滚轮支架、滚轮、小车、竖拉板、横拉板、传动轴、轨道、伺服电机；

水槽顶部安装两条轨道，两条轨道之上活动安装小车，同时伺服电机通过传动轴与小车相连，并可带动小车在轨道上移动；小车的底部与竖拉板连接，竖拉板与水平设置的横拉板连接，横拉板与疏浚刀齿金属试验板连接，且横拉板与疏浚刀齿金属试验板位于同一水平位置；

伺服电机的转动通过传动轴转化为小车的平动，并通过竖拉板、横拉板带动疏浚刀齿金属试验板对拉拔土样盒中的所述土样进行拉拔试验；伺服电机还与电脑操控系统连接，并通过电脑操控系统控制疏浚刀齿金属试验板的拉拔速度。

进一步，水槽内底部设置有两组滚轮支架，每组滚轮支架上均安装有高度可调节的上、下两排滚轮，上、下两排滚轮均水平设置，且上、下两排滚轮之间的间距与横拉板厚度相当，横拉板的两侧分别可移动地穿设于上、下两排滚轮之间。

进一步，滚轮支架上开设有安装孔，滚轮通过安装孔安装于滚轮支架上；同时安装孔具有一定长度，以便于调节滚轮的安装高度。

进一步，拉压传感器具有防水功能，其安装于横拉板上，并与电脑操控系统连接，通过电脑操控系统对拉拔力进行实时采集。

进一步，拉拔土样盒上开设有水平的开孔，用于放入对土样进行拉拔试验的疏浚刀齿金属试验板。

进一步，固结土样盒包括钢板、环箍、透水板；钢板通过环箍拼装构成本身可拆卸的活动装置，同时该活动装置的四周及底部设置透水板构成固结土样盒。

进一步，水槽内底部安装有挡杆，用于固定固结土样盒或拉拔土样盒，且水槽底部安装有排水阀门。

进一步，电脑操控系统中安装有正交试验分析软件，用于根据大气或浸水环境下，不同上覆荷载、不同运行速度、不同材料以及不同粗糙程度情况下疏浚刀齿金属试验板与黏土之间的切向粘附力的测定结果，判别影响疏浚刀齿金属板与黏土之间粘附力大小的主要因素及降低粘附力的最佳组合。

进一步，本申请提供一种由细颗粒土内粘聚力推求刀齿与土体之间粘附力的方法，包括如下过程：

步骤A：制备试验土样；

步骤B：细粒土内粘聚力测定；

步骤C：刀齿与细粒土粘附力测定；

步骤D：细粒土内粘聚力～刀齿与细粒土粘附力相互关系的确立。

步骤E：针对不同地区的细粒土土质，建立不同材质刀齿内粘聚力—刀齿与细粒土粘附力系列归一化曲线，并指导疏浚刀齿切削力计算参数的选取、耙头以及绞刀头的设计与制作。

所述步骤A中试验土样的制备是通过本申请公开的疏浚刀齿与细粒土粘附力测定装置进行的；所制土样可以是立方体土样。

所述步骤B细粒土内粘聚力测定所用土样由步骤A所制立方体土样，通过环刀取样完成。

所述步骤B细粒土内粘聚力测定可采用直剪仪进行。

所述步骤C刀齿与细粒土粘附力测定时，应考虑不同工况影响，通过控制变量法，进行不同因素影响下的粘附力测定，包括但不限于拉拔环境因素即大气环境和水环境，上覆荷载因素、拉拔速率因素、疏浚刀齿金属板材质因素、疏浚刀齿金属板粗糙度因素等。

所述步骤D中细粒土内粘聚力～刀齿与细粒土粘附力相互关系的确立是基于步骤B及步骤C试验结果数据进行。通过绘制内粘聚力与粘附力关系图确定两者之间的定性关系。通过对试验结果进行参数敏感性分析，而后利用归一化变量的变异系数法构建内粘聚力及粘附力间的关系式，确定内粘聚力与粘附力间的定量关系。

所述步骤E中针对施工所在地区的土体，分别建立不同材质刀齿内粘聚力～刀齿与细粒土粘附力系列归一化曲线，在疏浚刀齿切削力计算参数的选取、耙头以及绞刀头的设计与制作时，可由土体内粘聚力测定结果，直接查找得到刀齿与土体之间粘附力数值。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：可以满足大气或浸水环境下，不同上覆荷载、不同运动速度、不同材料以及不同粗糙程度情况下，疏浚刀齿金属材料与细粒土之间的切向粘附力即粘附力与内粘聚力的相互的研究，为粘附力参数的获取提供依据。

附图说明

图1为本申请实施例提供的疏浚刀齿与细粒土粘附力测定装置的示意图。

图2为本申请实施例提供的固结土样盒的剖面图。

图3为本申请具体应用实施例的实施流程图。

图4为本申请实施例提供的土样内粘聚力与粘附力的相互关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步说明。

如图1和图2所示，一种疏浚刀齿与细粒土粘附力测定装置，包括底座1、水槽2、加载机构、固结土样盒、拉拔土样盒7、拉拔机构、拉压传感器9、电脑操控系统20。

水槽2安装在底座1上；拉拔土样盒7设置在水槽2中用于盛放土样；拉拔机构包括疏浚刀齿金属试验板8，疏浚刀齿金属试验板8设置在拉拔土样盒7中用于对土样进行拉拔试验；拉压传感器9与疏浚刀齿金属试验板8连接用于实时采集拉拔力的大小；固结土样盒设置在水槽2中用于制作不同强度的土样；加载机构用于向固结土样盒及拉拔土样盒7施加竖向荷载；电脑操控系统20分别与加载机构、拉拔机构及拉压传感器9连接，用于控制加载机构施加的压力大小，控制拉拔机构的拉拔速度，以及获取拉压传感器9采集的拉拔力的大小，并判断影响疏浚刀齿与土样之间粘附力大小的主要因素及优化出降低粘附力的最佳试验条件组合。

进一步，固结土样盒可从水槽2内取出，其包括钢板21、环箍22、透水板23，钢板21通过环箍22拼装构成的本身可拆卸的活动装置，便于土样的装取，同时在该活动装置的四周及底部设置有透水板23，以利于土样内水的排出。

进一步，拉拔土样盒7为活动装置，可从水槽2内取出装样。进一步，在拉拔土样盒7上开设有水平的开孔，所述开孔用于放入疏浚刀齿金属试验板8。

进一步，水槽2采用透明有机玻璃材质的，水槽2内底部安装有挡杆10，挡杆10用于固定固结土样盒或拉拔土样盒7，同时水槽2一侧的底部安装有排水阀门19。

进一步，加载机构还包括传力杆3、气缸4、加载反力架5、加压板6、空压机。加载反力架5安装在水槽2内部，并位于固结土样盒或拉拔土样盒7所在位置的上方，加载反力架5上方安装气缸4，气缸4与空压机连接，气缸4底部通过竖向设置的传力杆3与水平设置的加圧板6连接，加压板6位于固结土样盒或拉拔土样盒7所在位置的上方，且其尺寸与拉拔土样盒7及固结土样盒所装土样的上顶面尺寸相同，通过气缸4内活塞的运动将设定的竖向压力依次通过传力杆3、加压板6施加于固结土样盒或拉拔土样盒7中土样上。

进一步，拉拔机构还包括疏浚刀齿金属试验板8、滚轮支架11、滚轮12、小车13、竖拉板14、横拉板15、传动轴16、轨道17、伺服电机18。在水槽2顶部固定安装两道轨道17，两道轨道17可以分别安装于水槽2顶部前后两边缘处，同时将小车13活动安装于轨道17之上；伺服电机18同样安装于水槽2顶部，且伺服电机18通过传动轴16与小车13相连，并带动小车13在轨道17上移动；同时竖拉板14与小车13底部相连，横拉板15一端与竖拉板14相连，横拉板15另一端与疏浚刀齿金属试验板8相连，且疏浚刀齿金属试验板8与横拉板15位于同一水平位置。

进一步，在水槽2内底部安装有前后对称两组滚轮支架，每组滚轮支架均包括两个滚轮支架11，每个滚轮支架11上均安装有上、下两个滚轮12，且上、下两个滚轮12之间的间距与横拉板15厚度相当，横拉板15的前后两侧分别穿设于滚轮支架11的上、下滚轮12之间。拉拔试验时，因横拉板15穿过上、下滚轮12中间，可以保证横拉板15的水平移动。

进一步，横拉板15可以与竖拉板14通过螺栓连接，且横拉板15安装高度可调节；具体的，可以在滚轮支架11上开设有安装孔，滚轮12通过所述安装孔安装于滚轮支架11上，且滚轮支架11上安装孔具有一定长度，便于调节滚轮12的高度。

进一步，拉压传感器9具有防水功能，其安装于横拉板15上，并与电脑操控系统20连接，通过电脑操控系统20对拉拔力进行实时采集。

进一步，电脑操控系统20还分别与空压机、伺服电机18连接，用于通过空压机控制加载机构施加的竖向压力大小，以及通过伺服电机18控制疏浚刀齿金属试验板8的拉拔速度。

本申请中，伺服电机18的转动通过传动轴16转化为小车13的平动，并通过竖拉板14、横拉板15带动疏浚刀齿金属试验板8的平移完成拉拔试验。拉拔过程中，通过电脑操控系统20来控制竖向压力大小和拉拔速度。

进一步，电脑操控系统20中安装有正交试验分析软件，用于根据大气或浸水环境下，不同上覆荷载、不同运行速度、不同材料以及不同粗糙程度情况下疏浚刀齿金属试验板8与黏土之间的切向粘附力的测定结果，判别影响疏浚刀齿金属板与黏土之间粘附力大小的主要因素及降低粘附力的最佳组合。

具体的，所述由细颗粒土内粘聚力推求刀齿与土体之间粘附力的方法，可以包括如下过程：

步骤A：制备试验土样；

步骤B：细粒土内粘聚力测定；

步骤C：刀齿与细粒土粘附力测定；

步骤D：细粒土内粘聚力～刀齿与细粒土粘附力相互关系的确立。

步骤E：针对不同地区的细粒土土质，建立不同材质刀齿内粘聚力—刀齿与细粒土粘附力系列归一化曲线，并指导疏浚刀齿切削力计算参数的选取、耙头以及绞刀头的设计与制作。

不同过程具体操作及说明如下：

步骤A制备试验土样：

制备试验土样前，首先需要制定试验方案和进行试验准备。试验方案内容包括试验工况，试验组数；其中，土样主要依据土样的含水率、液塑限、粘聚力等参数确定；疏浚刀齿金属试验板可依据金属试验板的材质及金属试验板表面粗糙程度等参数确定；试验准备包括试验仪器、试验材料等准备。

试验土样确定好之后，利用上述疏浚刀齿与细粒土粘附力测定装置进行土样制备，具体操作流程如下：

步骤A1：将粉碎风干后的试验土样加一定水量拌和至目标含水率，拌和后将土样密封放置阴凉处待水分扩散均匀；

步骤A2：对疏浚刀齿与细粒土粘附力测定装置中的固结土样盒进行拼装，拼装过程中在固结土样盒内放置透水板，拼装完成后向固结土样盒内分层放入一定含水率的土样，每层土样放入后需对其进行击实并表面刮毛，以保证土样均匀分布；

在本实施例中，固结土样盒可以制备立方体形土样。

步骤A3：在固结土样盒装土样完毕后，将其通过挡杆10固定于底座1上；

步骤A4：通过电脑操控系统20控制加压板6对固结土样盒内土样施加一定荷载，并对土样进行排水固结；

步骤A5：经过以上步骤完成土样的制备，重复上述操作，制备不同强度要求的土样。

步骤B细粒土内粘聚力测定：

细粒土内粘聚力通过直剪仪进行测定，本实施方式中所用直剪仪为ZJ四联应变控制式直剪仪。

利用环刀对步骤A制备的立方体土样进行取样制备试样，试样制备完成后，依据试验操作流程根据施工工况的不同对试样进行不同应力状态下的慢剪与快剪试验，对试验结果进行整理分析计算出土的内粘聚力。

细粒土内粘聚力测定具体操作流程如下：

步骤B1：用环刀切取试样时，先在环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在步骤A所制土样上，将环刀垂直下压，并用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削至土样高出环刀，根据试样的软硬采用钢丝锯或切土刀整平环刀两端土样，擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量，每组试样不少于4个；

步骤B2：从余土中取代表性土样测定基本物理参数，包括含水率、液塑限、重度等；

步骤B3：对准剪切容器上下盒，插入固定销，在下盒内放透水板和滤纸，将带有试样的环刀刃口向上，对准剪切盒口，在试样上放滤纸和透水板，将试样小心地推入剪切盒内；

步骤B4：安装好传动装置及位移测量装置，并调至零位或测记初读数。

步骤B5：对安装好后的试样施加垂直压力，拔去固定销，开始进行剪切，剪切过程中记录剪切数据，包括力及位移等。

步骤B6：根据试验记录数据及试验条件参数依照土工试验规范计算内粘聚力C。

步骤C刀齿与细粒土粘附力测定：

对步骤A制备的试验土样进行粘附力测定，考虑不同工况影响，通过控制变量法，进行不同因素影响下的粘附力测定，包括但不限于拉拔环境因素即大气环境和水环境，上覆荷载因素、拉拔速率因素、疏浚刀齿金属材料材质因素、疏浚刀齿金属材料粗糙度因素等。

粘附力的测定通过本申请公开的疏浚刀齿与细粒土粘附力测定装置进行，具体操作流程如下：

步骤C1：对步骤A制备的土样，根据拉拔土样盒7的尺寸及疏浚刀齿金属试验板8的摆放位置，利用切土刀对土样进行分割，分割后土样分两段；

步骤C2：将分割好后的一段土样装至拉拔土样盒7中，此时土样高度刚好达到预留的放置疏浚刀齿金属试验板8的开孔处，而后放入疏浚刀齿金属试验板8，最后在疏浚刀齿金属试验板8上放置另一段土样；

步骤C3：将装填土样的拉拔土样盒7通过挡杆10固定在底座1上，将疏浚刀齿金属试验板8与横拉板15相连；

步骤C4：根据横拉板15的高度，在滚轮支架11上安装滚轮12，而后将横拉板15通过螺栓与竖拉板14相连，至此完成土样及设备的安装；

步骤C5：根据试验条件要求，决定是否向水槽2内注水；根据试验方案，通过气缸4对土样施加一定上覆荷载；

步骤C6：通过电脑操控系统20输入拉拔速度控制伺服电机18的运转开始试验拉拔操作，拉拔过程中通过电脑控制系统10记录试验数据，包括位移、拉力等数据；

步骤C7：根据试验记录数据及试验条件参数计算疏浚刀齿金属试验板8与土体之间的粘附力C_a，即刀齿与细粒土的粘附力C_a，粘附力C_a通过下式计算：

τ_a＝C_a+σ·tanδ

式中，τ_a为拉拔应力，F_p为总的拉拔力，A_s为疏浚刀齿金属试验板与土体的接触面积，σ为上覆压力，δ为细粒土及疏浚刀齿金属试验板间的外摩擦角。

其他条件相同时，不同上覆荷载下拉拔即可得到不同τ_a及σ组合，对τ_a及σ进行线性拟合，由拟合公式即可确定粘附力C_a。

步骤D细粒土内粘聚力C～刀齿与细粒土粘附力C_a之间相互关系的确立：

基于步骤B及步骤C试验结果数据，通过绘制内粘聚力C与粘附力C_a关系图确定两者之间的定性关系。

进而通过对试验结果进行参数敏感性分析，而后利用归一化变量的变异系数法构建内粘聚力C及粘附力C_a之间的关系式，确定内粘聚力C与粘附力C_a间的定量关系，进而由内粘聚力C推求粘附力C_a。

步骤E：针对不同地区的细粒土土质，建立不同材质刀齿内粘聚力C—刀齿与细粒土粘附力C_a系列归一化曲线，并指导疏浚刀齿切削力计算参数的选取、耙头以及绞刀头的设计与制作：

针对施工所在地区的土体，可以分别建立不同材质刀齿内粘聚力C～刀齿与细粒土粘附力C_a系列归一化曲线，在疏浚刀齿切削力计算参数的选取、耙头以及绞刀头的设计与制作时，可由土体内粘聚力C测定结果，直接查找得到刀齿与土体之间粘附力C_a数值。

以下是本申请一个具体应用的实施例，其实施流程如图3所示：

首先确定土质类型与刀齿材质，试验土质选用连云港的疏浚细粒土，刀齿材质分别选用中低碳合金钢和普通铸铁，以此进行细粒土内粘聚力C与粘附力C_a相互关系的研究。

按照步骤A制备试验土样，取自连云港的土的干密度1950kg/m³，目标液塑限分别为25.7％、12.2％，对土样进行碾碎风干后加水调配至目标液塑限。通过本申请公开的疏浚刀齿与细粒土粘附力测定装置对调配好土样进行不同压力下固结制样，制备不同强度的土样。

按照步骤B对取自步骤A的环刀样进行直剪试验，测定土样的内粘聚力C，土样在不同固结压力下的内粘聚力分别为18.73kPa、36.49kPa、72.01kPa、91.71kPa。

按照步骤C对取自步骤A的立方体样进行拉拔试验，测定土样的粘附力C_a，刀齿材质首先选用中低碳合金钢材质，表面具有一定粗糙度，试验测定土样在不同固结压力下与中低碳合金钢金属板之间的粘附力分别为8.39kPa、6.93kPa、4.48kPa、5.17kPa；完成一种刀齿材质试验后，重复试验，刀齿材质选用普通铸铁，试验测定土样在不同固结压力下与普通铸铁之间的粘附力分别为6.96kPa、8.23kPa、7.87kPa、8.02kPa。

按照步骤D对细粒土土样内粘聚力C与不同材质金属板之间的粘附力C_a间关系进行研究，绘制内粘聚力与粘附力/内粘聚力间关系图，如附图4所示，即可得到细粒土内粘聚力与粘附力间的相互关系。

按照步骤E，通过步骤D建立的不同材质刀齿内粘聚力C～刀齿与细粒土粘附力C_a曲线，在疏浚刀齿切削力计算参数的选取、耙头以及绞刀头的设计与制作时，可直接由土体内粘聚力C测定结果，直接查找得到刀齿与土体之间粘附力C_a数值。如刀齿材质为中低碳合金钢时，细粒土内粘聚力为50kPa时，对应粘附力与内内粘聚力比值为0.09，则该土质与中低碳合金钢刀齿间的粘附力为4.5kPa。

基于以上试验方法，更换不同试验方案以获取丰富试验数据，进而可采用数学方法建立内粘聚力与粘附力间定量关系，进而用于通过细颗粒土内粘聚力推求刀齿与土体之间的粘附力。

本申请不限制于本文所示的实例，其涵盖了所有与本文所公开的一种用于研究细粒土内粘聚力与粘附力相互关系的方法。

Claims (1)

1.一种由细颗粒土内粘聚力推求刀齿与土体之间粘附力的方法，其特征在于，包括以下过程：

步骤A：制备试验土样；

步骤A中试验土样的制备是通过疏浚刀齿与细粒土粘附力测定装置进行，该装置包括底座、水槽、加载机构、固结土样盒、拉拔土样盒、拉拔机构、拉压传感器、电脑操控系统；其中，水槽安装在底座上；固结土样盒可拆卸地设置在水槽中，用于制作不同强度的土样；拉拔土样盒可拆卸地设置在水槽中，用于盛放所述土样；加载机构设置在水槽上方，用于向固结土样盒、拉拔土样盒施加竖向荷载；拉拔机构包括疏浚刀齿金属试验板，疏浚刀齿金属试验板穿设于拉拔土样盒中，用于对所述土样进行拉拔试验；拉压传感器与疏浚刀齿金属试验板连接，用于实时采集拉拔力的大小；电脑操控系统分别与加载机构、拉拔机构及拉压传感器连接，用于控制加载机构施加的竖向压力的大小，用于控制拉拔机构的拉拔速度，以及获取拉压传感器采集的拉拔力的大小；步骤A中试验土样的制备需根据试验方案制定不同强度的土样；

步骤B：细粒土内粘聚力测定；

通过环刀对步骤A制备的试验土样进行取样，并根据施工工况的不同分别开展慢剪与快剪试验，测定细粒土内粘聚力；

步骤C：刀齿与细粒土粘附力测定；

步骤C测定刀齿与细粒土粘附力时，根据不同工况影响，通过控制变量法，进行不同因素影响下的刀齿与细粒土粘附力测定；所述不同因素包括拉拔环境因素即大气环境和水环境、上覆荷载因素、拉拔速率因素、疏浚刀齿金属材料材质因素、疏浚刀齿金属材料粗糙度因素；所述步骤C通过疏浚刀齿与细粒土粘附力测定装置进行，该装置包括底座、水槽、加载机构、固结土样盒、拉拔土样盒、拉拔机构、拉压传感器、电脑操控系统；其中，水槽安装在底座上；固结土样盒可拆卸地设置在水槽中，用于制作不同强度的土样；拉拔土样盒可拆卸地设置在水槽中，用于盛放所述土样；加载机构设置在水槽上方，用于向固结土样盒、拉拔土样盒施加竖向荷载；拉拔机构包括疏浚刀齿金属试验板，疏浚刀齿金属试验板穿设于拉拔土样盒中，用于对所述土样进行拉拔试验；拉压传感器与疏浚刀齿金属试验板连接，用于实时采集拉拔力的大小；电脑操控系统分别与加载机构、拉拔机构及拉压传感器连接，用于控制加载机构施加的竖向压力的大小，用于控制拉拔机构的拉拔速度，以及获取拉压传感器采集的拉拔力的大小；

步骤D：细粒土内粘聚力~刀齿与细粒土粘附力相互关系的确立；

所述步骤D中细粒土内粘聚力~刀齿与细粒土粘附力相互关系的研究是基于步骤B及步骤C试验结果数据进行的；先通过绘制细粒土内粘聚力与刀齿与细粒土粘附力关系图确定两者之间的定性关系；进而通过对试验结果进行参数敏感性分析，而后利用归一化变量的变异系数法构建内粘聚力及粘附力间的关系式，确定内粘聚力与粘附力间的定量关系；

步骤E：针对施工所在地区的土体，分别建立不同材质刀齿对应的系列土内粘聚力~刀齿与细粒土粘附力系列归一化曲线；在疏浚刀齿切削力计算参数的选取、耙头以及绞刀头的设计与制作时，由土体内粘聚力测定结果，直接查找得到刀齿与土体之间粘附力数值。

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