CN111624117A - 近海原位十字板剪切测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种近海原位十字板剪切测试系统及方法。本发明的目的是提供一种近海原位十字板剪切测试系统及方法。本发明的技术方案是：一种近海原位十字板剪切测试系统及方法，其特征在于：具有船只或海上平台，船只或海上平台的甲板上设有钻机和推进装置，该甲板上还安装有竖直向下的套管，套管内同轴插装有与钻机和推进装置相连的护管，护管下端制有钻头，该护管内、底部设有能用于卡紧同轴置于护管内的一体式十字板的卡锁装置。本发明适用于海洋工程勘察领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种近海原位十字板剪切测试系统及方法。适用于海洋工程勘察领域。
背景技术
十字板剪切测试作为一种适用于淤泥、淤泥质粉质粘土等软土的原位测试方法，技术已十分成熟，在陆地软土勘察方面有着极为广泛的应用。随着近几年我国海洋工程的快速发展，静力触探、动力触探、波速等海上原位测试技术已得到了成熟运用，但海上十字板剪切测试发展相对落后，传统设备、方法仅能在潮间带、近岸等水深极浅的海域使用。
以海上风电场为代表的海洋项目已由近海逐步走向到远海，特别是我国浙江海域持力层埋深大，浅表层分布着30-40m左右的淤泥、淤泥质粉质粘土层等，属于软土，静力触探等其他原位测试方法适用性较差，如何准确测定上部软土强度参数，从而充分利用软土层，显得愈发重要。
海上十字板剪切测试使用仪器为海洋一体式十字板剪切仪，将动力装置与板头集成在一起，通过电缆连接主机进行控制测试，其传统测试方法是利用静力触探贯入仪，将十字板剪切仪连续压入海床土层进行测试，实际测试过程中发现其存在问题较多：①测试深度浅，遇到粉土、或粉砂夹层便无法继续下压，深部软土无法测试，不满足勘察测试深度要求；②十字板板头为十字形，倾斜方向无法调整，连续压入，倾斜度增幅快，板头极易压断、弯折，经常完成一孔报废一个，往往取出后才得知板头损坏；③板头倾斜影响测试成果，特别是在板头弯曲的情况下，测试成果偏差大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种近海原位十字板剪切测试系统及方法。
本发明所采用的技术方案是：一种近海原位十字板剪切测试系统，其特征在于：具有船只或海上平台，船只或海上平台的甲板上设有钻机和推进装置，该甲板上还安装有竖直向下的套管，套管内同轴插装有与钻机和推进装置相连的护管，护管下端制有钻头，该护管内、底部设有能用于卡紧同轴置于护管内的一体式十字板的卡锁装置。
所述套管内设有支撑所述护管的支撑环。
所述套管由通过法兰盘连接加长，所述支撑环设置于相邻两法兰盘之间。
一种所述近海原位十字板剪切测试装置的测试方法，其特征在于：
S1、船或海上平台上定位至测试孔位；
S2、从甲板安装套管深入至海床面以下；
S3、护管下端装上配套钻头，利用钻机将护管扫孔直至钻头钻出套管，深入套管下方；
S4、用清水冲洗护管及钻头钻设形成的钻孔孔底；
S5、将一体式十字板放入孔底，启动护管底部卡锁装置将一体式十字板卡紧；
S6、启动推进装置，经护管将一体式十字板的十字板板头推进孔底以下，到达测试点位；
S7、进行十字板剪切测试；
S8、完成测试后，松开卡锁装置，取出一体式十字板；
S9、在护管上部接上一节护管，将护管继续向下钻进；
S10、重复步骤S4～S9，直至完成整孔测试。
本发明的有益效果是：本发明利用船只或海上平台作业，通过套管阻断水流，利用护管扫孔，可穿过粉土、砂土夹层，测试深度大；本发明可连续扫孔，大大缩短扫孔时间；本发明利用护管配合卡锁装置代替静探杆提供反力，剪切仪取、放速度快，不需使用静探贯入仪即可进行测试，工序少，成本低。
附图说明
图1为实施例的结构示意图。
图中：1、套管；2、护管；3、法兰盘；4、支撑环；5、钻孔；6、钻头；7、一体式十字板；8、十字板板头；9、卡锁装置；10、海床面；11、推进装置。
具体实施方式
本实施例为一种近海原位十字板剪切测试系统，具有船只或海上平台，船只或海上平台的甲板上设有钻机和推进装置，该甲板上还安装有竖直向下的套管，套管内同轴插装有与甲板上的钻机和推进装置相连的护管。
本例中套管外径318mm，长度3m，法兰盘连接，利用钻机卷扬机依次连接下放至海床面下稳定土层，上部固定于载体，用于阻断水流，提供一个相对稳定测试环境。套管法兰盘中间安装有支撑环，用于支撑护管，防止其钻进、测试过程中摆动。
本实施例中护管直径95mm，长度3m、1m、0.5m不等，采用丝口连接，底部安装有钻头，可直接钻孔至指定深度。护管内、下部安装有卡锁装置，可以锁住、松开十字板，便于快速安装或取出一体式十字板。
本实施例的测试方法如下：
S1、船或海上平台上定位至测试孔位；
S2、从甲板安装套管深入至海床面以下，用于阻断水流；
S3、护管下端装上配套钻头，利用钻机将护管扫孔直至钻头钻出套管，深入套管下方；
S4、用清水冲洗护管及钻头钻设形成的钻孔孔底；
S5、将一体式十字板放入孔底，启动护管底部卡锁装置将一体式十字板卡紧；
S6、启动推进装置，经护管将一体式十字板的十字板板头推进孔底以下50cm，使十字板板头进入未扰动土层，到达测试点位；
S7、进行十字板剪切测试；
S8、完成测试后，松开卡锁装置，取出一体式十字板；
S9、在护管上部接上一节护管，将护管继续向下钻进1m，不必反复拆、装；
S10、重复步骤S4～S9，直至完成整孔测试，取出所有设备移至下一孔位。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在实施例的范围内，做出的变化、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种近海原位十字板剪切测试系统，其特征在于：具有船只或海上平台，船只或海上平台的甲板上设有钻机和推进装置，该甲板上还安装有竖直向下的套管，套管内同轴插装有与钻机和推进装置相连的护管，护管下端制有钻头，该护管内、底部设有能用于卡紧同轴置于护管内的一体式十字板的卡锁装置。
2.根据权利要求1所述的近海原位十字板剪切测试系统，其特征在于：所述套管内设有支撑所述护管的支撑环。
3.根据权利要求2所述的近海原位十字板剪切测试系统，其特征在于：所述套管由通过法兰盘连接加长，所述支撑环设置于相邻两法兰盘之间。
4.一种权利要求1～3任意一项所述近海原位十字板剪切测试装置的测试方法，其特征在于：
S1、船或海上平台上定位至测试孔位；
S2、从甲板安装套管深入至海床面以下；
S3、护管下端装上配套钻头，利用钻机将护管扫孔直至钻头钻出套管，深入套管下方；
S4、用清水冲洗护管及钻头钻设形成的钻孔孔底；
S5、将一体式十字板放入孔底，启动护管底部卡锁装置将一体式十字板卡紧；
S6、启动推进装置，经护管将一体式十字板的十字板板头推进孔底以下，到达测试点位；
S7、进行十字板剪切测试；
S8、完成测试后，松开卡锁装置，取出一体式十字板；
S9、在护管上部接上一节护管，将护管继续向下钻进；
S10、重复步骤S4～S9，直至完成整孔测试。
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| CN202010530427.8A CN111624117A (zh) | 2020-06-11 | 2020-06-11 | 近海原位十字板剪切测试系统及方法 |
Publications (1)
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| CN111624117A true CN111624117A (zh) | 2020-09-04 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113607479A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-11-05 | 中交第三航务工程勘察设计院有限公司 | 一种近海岩土工程承压水取样装置及方法 |
| CN114624126A (zh) * | 2022-05-11 | 2022-06-14 | 四川中铁二院环保科技有限公司 | 一种岩土原位剪切测试设备及方法 |
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2020
- 2020-06-11 CN CN202010530427.8A patent/CN111624117A/zh active Pending
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