CN113865777A - 一种可自动化折叠的孔压探杆装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可自动化折叠的孔压探杆装置，包括支撑系统、贯入系统及量测系统。针对目前极端风暴条件下海床孔隙水压力监测装置研发存在部分弊端，设计了一套可自动化折叠的孔压探杆装置，该装置具有结构简单、贯入深度大、尺寸小等特征，可对0‑5米范围的海床土层内部孔隙水压力进行长期在位稳定监测。通过本发明的技术方案，解决了海底垂直剖面孔隙水压力监测的难点。解决了由于孔隙水压力探杆过长而导致整体设备庞大、稳定性降低的难题。解决了观测装置因掩埋而难以回收的难点。

Description

一种可自动化折叠的孔压探杆装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及海底探测技术领域，具体而言，特别涉及一种可自动化折叠的孔压探杆装置及其工作方法。

背景技术

我国是全世界受海洋灾害影响最严重的国家之一，海洋灾害具有灾种多、分布广、频率高和防范难度大等特点。近年来，受全球气候变化的影响，阵发性强、持续时间长和波及范围广的极端风暴海况发生频率显著增加、强度屡破历史记录。极端风暴条件下的波浪和海流等环境荷载作用于海底表层土体，所造成的海底局部冲刷、土层液化和变形滑动易导致平台失稳倾覆。其中土层液化在我国黄河水下三角洲地区频发，可造成海洋构构筑物桩基础承载力下降、海床失稳滑坡，由此判断土层液化及揭示特征成为黄河水下三角洲防灾减灾的重点工作之一。

极端风暴条件下土层液化是指土层内部孔隙水压力累积，土体总应力不变，有效应力降低，导致土层丧失强度，使土体呈流体态。因此监测极端风暴条件下土层内部孔隙水压力响应成为判断土体液化、揭示液化机制的重要手段之一。目前关于海床内部孔隙水应力监测装置的研发较多，多采用杆体贯入方式。这种杆体贯入方式的装置，其贯入深度往往受限于设备尺寸，同时装置复杂且昂贵。

发明内容

本发明针对目前极端风暴条件下海床孔隙水压力监测装置研发存在部分弊端，设计了一套可自动化折叠的孔压探杆装置，该装置具有结构简单、贯入深度大、尺寸小等特征，可对0-5米范围的海床土层内部孔隙水压力进行长期在位稳定监测。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种可自动化折叠的孔压探杆装置，包括支撑系统、贯入系统及量测系统，其中，支撑系统包括六边形支撑框架、贯入支撑架、分离机构、支撑腿环扣、支撑腿固定螺母，支撑腿固定螺栓、上支撑腿、下支撑腿、上卡槽、下卡槽、支撑底座、储杆轮支撑架，六边形支撑框架作为可自动化折叠的孔压探杆装置的支撑机构，贯入支撑架焊接于六边形支撑框架的底部框架内中，用于支撑贯入系统中除储杆轮、储杆轮电机以外的部分零件。分离机构位于六边形支撑框架的底部四周，分离机构设置有四组，包括支撑腿环扣、上支撑腿和下支撑腿，支撑腿环扣位于上支撑腿及下支撑腿间，上支撑腿焊接于六边形支撑框架中部，下支撑腿焊接于支撑底座的上表面，上支撑腿和下支撑腿之间通过分离机构可分离是连接，支撑底座位于六边形支撑框架的最底部，储杆轮支撑架焊接于贯入支撑架上端；

贯入系统包括储杆轮、储杆轮电机、旋紧机构、贯入驱动马达、一级传动齿轮、固定支架、固定螺栓、摩擦轮；旋紧机构包括探杆限位桶、旋转轴、液压机、旋转驱动液压机、液压传动杆、连接头、可旋转固定架、固定架、支撑柱和旋转架，旋转驱动液压机一端焊接于贯入支撑架上，另一端连接有液压传动杆，旋转轴上端连接旋转驱动液压机的液压传动杆，旋转轴下端焊接有旋转架，旋转驱动液压机可驱动液压传动杆的水平移动，带动旋转架的旋转，旋转架上表面固定有液压机，其一端连接有液压传动杆，并通过连接头与可旋转固定架连接，通过液压机可带动液压传动杆的水平移动，使得可旋转固定架旋转，下端的模块化的孔压探杆由摩擦轮加紧，探杆限位桶通过4个支撑柱连接于旋转架上表面；

储杆轮由正五边形钢架构成，包括固定链和限位板，储杆轮上焊接有固定链，一端固定于储杆轮上，一端固定于孔压探杆末段，限位板设置于于五边形钢架转角处，储杆轮的中心通过其轮轴连接于储杆轮支撑架上，储杆轮电机焊接于储杆轮支撑架一侧，并通过储杆轮电机的转轴连接储杆轮，储杆轮电机带动储杆轮的转动，贯入驱动马达包括两个电力驱动的电机，分别焊接于贯入支撑架两侧，两个贯入驱动马达通过电机的转轴与一级传动齿轮连接，为两个摩擦轮的转动提供动力，两个相同大小的固定支架通过固定螺栓固定于贯入支撑架内的两端，左、右两端的固定支架上连接有若干的传动齿轮，实现两个摩擦轮的反向旋转；

量测系统包括孔压探杆、孔压探杆控制舱、CPTU探头、孔压传感器、探杆连接件、连接件外螺纹、连接件内螺纹、卡条、连接螺栓、水密插件公头、水密插件母头及数据传输与供电缆绳、位移传感器、甲板单元；孔压探杆分为1米等距的五段，每段内部设置有孔压传感器（304），水密插件公头位于孔压探杆顶部，水密插件母头位于孔压探杆底部，孔压探杆控制舱焊接于储杆轮支撑架一侧，每段孔压探杆之间通过探杆连接件连接，CPTU探头位于孔压探杆的最底部，位移传感器位于孔压探杆中部。

作为优选方案，六边形支撑框架通过316L不锈钢材质的空心圆柱管焊接而成。

作为优选方案，支撑底座为四个等大的圆盘。

作为优选方案，分离机构还包括支撑腿固定螺母，支撑腿固定螺栓、上卡槽和下卡槽，支撑腿环扣内部开有上卡槽和下卡槽，用于固定上支撑腿和下支撑腿的顶端凸起，支撑腿固定螺母及支撑腿固定螺栓位于支撑腿环扣之上，用于箍紧支撑腿环扣。

作为优选方案，位于贯入支撑架左端的固定支架上固定有二级传动齿轮、三级传动齿轮及摩擦传动齿轮，贯入时，贯入驱动马达带动一级传动齿轮转动，同时通过二级传动齿轮、三级传动齿轮及摩擦传动齿轮之间的齿轮咬合，可使传动杆及连接于传动杆上的摩擦轮转动；右端的固定支架上多设有一个尺寸与三级传动齿轮相同的四级传动齿轮，四级传动齿轮可改变右侧摩擦传动齿轮转动方向，由此实现两个摩擦轮的反向旋转，并通过摩擦作用将孔压探杆贯入至预定深度。

作为优选方案，孔压探杆控制舱装载包括电池、数据采集仪、贯入控制面板部件。

作为优选方案，探杆连接件包括连接件外螺纹、卡条及连接螺栓，探杆连接件通过连接螺栓固定于每段孔压探杆的底端，探杆连接件底部设置有连接件外螺纹和卡条，连接件外螺纹通过旋紧机构与每一段模块化的孔压探杆上部的连接件内螺纹嵌套，并以卡条为旋转的限位装置。

一种可自动化折叠的孔压探杆装置其工作方法，具体包括以下步骤：

S1:连接装置的数据传输与供电缆绳与船载的甲板单元及电源，确保孔压探杆存储在储杆轮，然后通过船载绞车将可自动化折叠的孔压探杆装置布放于平稳的海床表面；

S2：设备布放平稳后，打开甲板单元，向装置的贯入系统提供电力及贯入指令，贯入过程需要储杆轮电机、位移传感器、旋紧机构及贯入驱动马达的协同作用；

S3：贯入指令下达后，储杆轮电机带动储杆轮旋转并以20±2mm/s的速度将孔压探杆不停送入旋紧机构，此时旋紧机构将不会工作。同时两个贯入驱动马达共同转动，并带动摩擦轮将孔压探杆以20±2mm/s的速度连续贯入土体；

S4：当贯入深度达1米后，位移传感器将探杆运动距离反馈至孔压探杆控制舱，孔压探杆控制舱控制储杆轮电机及贯入驱动马达停止转动的同时，并控制旋紧机构开始工作，其中下端模块化孔压探杆由两个摩擦轮固定，防止转动，而旋紧机构上的液压机首先带动液压传动杆的水平移动，使可旋转固定架旋转，减少可旋转固定架与固定架间的间距，以固定上端模块化孔压探杆，然后旋紧机构上的旋转驱动液压机驱动液压传动杆的水平移动，从而带动旋转架的旋转，以此带动上端模块化孔压探杆旋转，旋转角度为30°；

S5：探杆连接后，旋紧机构会将指令反馈至孔压探杆控制舱，由此孔压探杆控制舱继续操控储杆轮电机及贯入驱动马达工作，将探杆贯入土体中，以此重复不断接杆，完成贯入过程。

S6：贯入完成后即可开始进行原位观测工作，数据储存于孔压探杆控制舱。

本发明由于采用了以上技术方案，与现有技术相比使其具有以下有益效果：

（1）解决了海底垂直剖面孔隙水压力监测的难点。本装置采用摩擦贯入方式，通过装置的贯入系统，将孔压探杆贯入至预定深度，可探测海床内部0-5米范围内的孔隙水压力，可判断极端风暴条件下海床液化的发生。同时孔压探杆头部设有CPTU探头，可实现海床0-5米范围内的土体力学性质探测；

（2）解决了由于孔隙水压力探杆过长而导致整体设备庞大、稳定性降低的难题。本装置将孔压探杆进行模块化，进行自动化折叠，不仅降低监测装置的整体高度，还提高了整体装置的稳定性，为海床孔隙水压力长期在位监测提供安全保障。

（3）解决了观测装置因掩埋而难以回收的难点。极端风暴事件频发时，长期在线原位监测装置的支撑底座极易发生沙土掩埋事件，从而大幅增加装置整体回收时的阻力。本装置将支撑底座与装置主体设计为分离模块，支撑底座掩埋时，通过潜水员打开分离机构，即可实现支撑底座与装置主体分离。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1：可自动化折叠的孔压探杆装置立体图；

图2：可自动化折叠的孔压探杆装置主视图；

图3：可自动化折叠的孔压探杆装置侧视图；

图4：可自动化折叠的孔压探杆装置俯视图；

图5：摩擦轮立体示意图；

图6：贯入系统立体示意图；

图7：贯入系统及支撑架立体示意图；

图8：贯入系统主示意图；

图9：探杆连接件示意图；

图10：为图9中1-1横截面剖面示意图；

图11:探杆连接方式示意图；

图12：为图11中2-2横截面剖面示意图；

图13：分离机构示意图；

图14：为图13中3-3横截面剖面示意图；

图15：旋紧机构立体示意图；

图16：孔压探杆示意图

图17：储杆轮示意图

其中，图1至图17中附图标记与部件之间的对应关系为：

101：支撑框架，102：贯入支撑架，103：分离机构，1030：支撑腿环扣，1031：支撑腿固定螺母，1032：支撑腿固定螺栓，1033：上支撑腿，1034：下支撑腿，1035：上卡槽，1036：下卡槽，104：支撑底座，105：储杆轮支撑架，201：储杆轮，2010：固定链，2011：限位板，202：储杆轮电机，203：旋紧机构, 2030:探杆限位桶，2031：旋转轴，2032：固定液压机，2033：旋转驱动液压机，2034：液压传动杆，2035：连接头，2036：可旋转固定架，2037：固定架，2038：支撑柱，2039：旋转架 ，204：贯入驱动马达，205：一级传动齿轮,206：二级传动齿轮,207：三级传动齿轮,208：三级传动齿轮,209：固定螺栓,210：四级传动齿轮,211：摩擦传动齿轮,212：摩擦轮,213：传动杆，301：孔压探杆，302：孔压探杆控制舱，303：CPTU探头，304：孔压传感器，305：探杆连接件，306：连接件外螺纹，307：连接件内螺纹，308：卡条，309：连接螺栓，310:水密插件公头，311:水密插件母头，312:数据传输与供电缆绳，313:位移传感器，314:甲板单元。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面结合图1至图10对本发明的实施例的可自动化折叠的孔压探杆装置及其工作方法进行具体说明。

如图1至图10所示，本发明提出了一种可自动化折叠的孔压探杆装置，包括支撑系统、贯入系统及量测系统，其中，支撑系统包括六边形支撑框架101、贯入支撑架102、分离机构103、支撑腿环扣1030、支撑腿固定螺母1031，支撑腿固定螺栓1032、上支撑腿1033、下支撑腿1034、上卡槽1035、下卡槽1036、支撑底座104、储杆轮支撑架105，六边形支撑框架101通过316L不锈钢材质的空心圆柱管焊接而成。六边形支撑框架101作为可自动化折叠的孔压探杆装置的支撑机构，贯入支撑架102焊接于六边形支撑框架101的底部框架内中，用于支撑贯入系统中除储杆轮201、储杆轮电机202以外的部分零件。分离机构103位于六边形支撑框架101的底部四周，分离机构103设置有四组，包括支撑腿环扣1030、上支撑腿1033和下支撑腿1034，支撑腿环扣1030位于上支撑腿1033及下支撑腿1034间，上支撑腿1033焊接于六边形支撑框架101中部，下支撑腿1034焊接于支撑底座104的上表面，上支撑腿1033和下支撑腿1034之间通过分离机构103可分离是连接，可将连接六边形支撑框架101与支撑底座104进行分离。分离机构103还包括支撑腿固定螺母1031，支撑腿固定螺栓1032、上卡槽1035和下卡槽1036，支撑腿环扣1030内部开有上卡槽1035和下卡槽1036，用于固定上支撑腿1033和下支撑腿1034的顶端凸起，支撑腿固定螺母1031及支撑腿固定螺栓1032位于支撑腿环扣1030之上，用于箍紧支撑腿环扣1030。支撑底座104位于六边形支撑框架101的最底部，支撑底座104为四个等大的圆盘，可降低装置由于自身重量沉降的速率，储杆轮支撑架105焊接于贯入支撑架102上端，可支撑储杆轮201、储杆轮电机202及孔压探杆控制舱302；

贯入系统包括储杆轮201、储杆轮电机202、旋紧机构203、贯入驱动马达204、一级传动齿轮205、固定支架208、固定螺栓209、摩擦轮212；旋紧机构203包括探杆限位桶2030、旋转轴2031、液压机2032、旋转驱动液压机2033、液压传动杆2034、连接头2035、可旋转固定架2036、固定架2037、支撑柱2038和旋转架2039，旋转驱动液压机2033一端焊接于贯入支撑架102上，另一端连接有液压传动杆2034，旋转轴2031上端连接旋转驱动液压机2033的液压传动杆2034，旋转轴2031下端焊接有旋转架2039，旋转驱动液压机2033可驱动液压传动杆2034的水平移动，带动旋转架2039的旋转，旋转架2039上表面固定有液压机2032，其一端连接有液压传动杆2034，并通过连接头2035与可旋转固定架2036连接，通过液压机2032可带动液压传动杆2034的水平移动，使得可旋转固定架2036旋转，减少可旋转固定架2036与固定架2037间的间距，以达到固定上端模块化的孔压探杆301，下端的模块化的孔压探杆301由摩擦轮212加紧，防止探杆组装时两探杆的相对转动；探杆限位桶2030通过4个支撑柱2038连接于旋转架2039上表面；

储杆轮201由正五边形钢架构成，包括固定链2010和限位板2011，储杆轮201上焊接有固定链，一端固定于储杆轮上，一端固定于孔压探杆301末段，限位板2011设置于于五边形钢架转角处，用于防止探杆脱离储杆轮，储杆轮会施加一个与探杆贯入相反方向的拉力，将孔压探杆牢牢固定于储杆轮上，同时由储杆轮201的中心通过其轮轴连接于储杆轮支撑架105上，用于储存孔压探杆301。储杆轮电机202焊接于储杆轮支撑架105一侧，并通过储杆轮电机202的转轴连接储杆轮201，储杆轮电机202带动储杆轮201的转动，将储存在储杆轮201中的孔压探杆301不断送入旋紧机构203中。贯入驱动马达204包括两个电力驱动的电机，分别焊接于贯入支撑架102两侧，两个贯入驱动马达204通过电机的转轴与一级传动齿轮205连接，为两个摩擦轮212的转动提供动力，两个相同大小的固定支架208通过固定螺栓209固定于贯入支撑架102内的两端，左、右两端的固定支架208上连接有若干的传动齿轮，实现两个摩擦轮212的反向旋转；位于贯入支撑架102左端的固定支架208上固定有二级传动齿轮206、三级传动齿轮207及摩擦传动齿轮211，贯入时，贯入驱动马达204带动一级传动齿轮205转动，同时通过二级传动齿轮206、三级传动齿轮207及摩擦传动齿轮211之间的齿轮咬合，可使传动杆213及连接于传动杆213上的摩擦轮212转动；右端的固定支架208上多设有一个尺寸与三级传动齿轮207相同的四级传动齿轮210，四级传动齿轮210可改变右侧摩擦传动齿轮211转动方向，由此实现两个摩擦轮212的反向旋转，并通过摩擦作用将孔压探杆301贯入至预定深度。

量测系统包括孔压探杆301、孔压探杆控制舱302、CPTU探头303、孔压传感器304、探杆连接件305、连接件外螺纹306、连接件内螺纹307、卡条308、连接螺栓309、水密插件公头310、水密插件母头311及数据传输与供电缆绳312、位移传感器313、甲板单元314，甲板单元用于控制孔压探杆的贯入过程，可调节孔压探杆贯入速度，同时可查看CPTU探头在贯入过程中采集的数据；孔压探杆301采用模块化设计，孔压探杆301分为1米等距的五段，每段内部设置有孔压传感器304；在未工作时，储存在储杆轮201中，孔压探杆301主要用于装载孔压传感器304及CPTU探头303，水密插件公头310位于孔压探杆301顶部，水密插件母头310位于孔压探杆301底部，模块化的孔压探杆301通过水密插件公头310及水密插件母头311进行数据交汇及电力传输。孔压探杆控制舱302焊接于储杆轮支撑架105一侧，每段孔压探杆301之间通过探杆连接件305连接，CPTU探头303位于孔压探杆301的最底部，用于测定土层内部的锥尖阻力、侧摩阻力及孔隙水压力。位移传感器313位于孔压探杆301中部，位移传感器313主要用于记录孔压探杆301贯入的深度，当每次贯入深度达1m后，储杆轮电机202及两个贯入驱动马达204暂停工作，由旋紧机构203将模块化的两段孔压探杆301进行衔接。储杆轮电机202及两个贯入驱动马达204通过数据传输与供电缆绳312将船载电源引入，以提供驱动力。甲板单元314通过数据传输与供电缆绳312通讯连接储杆轮电机202及两个贯入驱动马达204，布放与回收过程中，孔压探杆的自动组装、贯入、回收及自动拆卸皆通过数据传输与供电缆绳312将甲板单元314指令传输至各电机或驱动马达；模块化的孔压探杆301穿过探杆限位桶2030，从而限制模块化孔压探杆301的水平位移。孔压探杆控制舱302装载包括电池、数据采集仪、贯入控制面板部件，用于采集测量数据及控制探杆组装、贯入、拆卸和回收。探杆连接件305包括连接件外螺纹306、卡条308及连接螺栓309，探杆连接件305通过连接螺栓309固定于每段孔压探杆301的底端，探杆连接件305底部设置有连接件外螺纹306和卡条308，连接件外螺纹306通过旋紧机构203与每一段模块化的孔压探杆301上部的连接件内螺纹307嵌套，并以卡条308为旋转的限位装置，旋转30°，将模块化的孔压探杆组装成一根探杆。

一种可自动化折叠的孔压探杆装置其工作方法，其特征在于,具体包括以下步骤：

S1:连接装置的数据传输与供电缆绳312与船载的甲板单元314及电源，确保孔压探杆301存储在储杆轮201，然后通过船载绞车将可自动化折叠的孔压探杆装置布放于平稳的海床表面；

S2：设备布放平稳后，打开甲板单元313，向装置的贯入系统提供电力及贯入指令，贯入过程需要储杆轮电机202、位移传感器313、旋紧机构203及贯入驱动马达204的协同作用；

S3：贯入指令下达后，储杆轮电机202带动储杆轮201旋转并以20±2mm/s的速度将孔压探杆301不停送入旋紧机构203，此时旋紧机构203将不会工作。同时两个贯入驱动马达204共同转动，并带动摩擦轮212将孔压探杆301以20±2mm/s的速度连续贯入土体；

S4：当贯入深度达1米后，位移传感器313将探杆运动距离反馈至孔压探杆控制舱302，孔压探杆控制舱302控制储杆轮电机202及贯入驱动马达204停止转动的同时，并控制旋紧机构203开始工作，其中下端模块化孔压探杆301由两个摩擦轮212固定，防止转动，而旋紧机构203上的液压机2032首先带动液压传动杆2034的水平移动，使可旋转固定架2036旋转，减少可旋转固定架2036与固定架2037间的间距，以固定上端模块化孔压探杆301，然后旋紧机构203上的旋转驱动液压机2033驱动液压传动杆2034的水平移动，从而带动旋转架2039的旋转，以此带动上端模块化孔压探杆旋转，旋转角度为30°；

S5：探杆连接后，旋紧机构会将指令反馈至孔压探杆控制舱，由此孔压探杆控制舱继续操控储杆轮电机202及贯入驱动马达204工作，将探杆贯入土体中，以此重复不断接杆，完成贯入过程。

S6：贯入完成后即可开始进行原位观测工作，数据储存于孔压探杆控制舱302。

在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可自动化折叠的孔压探杆装置，包括支撑系统、贯入系统及量测系统，其特征在于,所述支撑系统包括六边形支撑框架（101）、贯入支撑架（102）、分离机构（103）、支撑腿环扣（1030）、支撑腿固定螺母（1031），支撑腿固定螺栓（1032）、上支撑腿（1033）、下支撑腿（1034）、上卡槽（1035）、下卡槽（1036）、支撑底座（104）、储杆轮支撑架（105），六边形支撑框架（101）作为可自动化折叠的孔压探杆装置的支撑机构，贯入支撑架（102）焊接于六边形支撑框架（101）的底部框架内中，用于支撑贯入系统中除储杆轮（201）、储杆轮电机（202）以外的部分零件；

分离机构（103）位于六边形支撑框架（101）的底部四周，分离机构（103）设置有四组，包括支撑腿环扣（1030）、上支撑腿（1033）和下支撑腿（1034），支撑腿环扣（1030）位于上支撑腿（1033）及下支撑腿（1034）间，上支撑腿（1033）焊接于六边形支撑框架（101）中部，下支撑腿（1034）焊接于支撑底座（104）的上表面，上支撑腿（1033）和下支撑腿（1034）之间通过分离机构（103）可分离是连接，支撑底座（104）位于六边形支撑框架（101）的最底部，储杆轮支撑架（105）焊接于贯入支撑架（102）上端；

所述贯入系统包括储杆轮（201）、储杆轮电机（202）、旋紧机构（203）、贯入驱动马达（204）、一级传动齿轮（205）、固定支架（208）、固定螺栓（209）、摩擦轮（212）；旋紧机构（203）包括探杆限位桶（2030）、旋转轴（2031）、液压机（2032）、旋转驱动液压机（2033）、液压传动杆（2034）、连接头（2035）、可旋转固定架（2036）、固定架（2037）、支撑柱（2038）和旋转架（2039），旋转驱动液压机（2033）一端焊接于贯入支撑架（102）上，另一端连接有液压传动杆（2034），旋转轴（2031）上端连接旋转驱动液压机（2033）的液压传动杆（2034），旋转轴（2031）下端焊接有旋转架（2039），旋转驱动液压机（2033）可驱动液压传动杆（2034）的水平移动，带动旋转架（2039）的旋转，旋转架（2039）上表面固定有液压机（2032），其一端连接有液压传动杆（2034），并通过连接头（2035）与可旋转固定架（2036）连接，通过液压机（2032）可带动液压传动杆（2034）的水平移动，使得可旋转固定架（2036）旋转，下端的模块化的孔压探杆（301）由摩擦轮（212）加紧，探杆限位桶（2030）通过4个支撑柱（2038）连接于旋转架（2039）上表面；

所述储杆轮（201）由正五边形钢架构成，包括固定链（2010）和限位板（2011），储杆轮（201）上焊接有固定链，一端固定于储杆轮上，一端固定于孔压探杆（301）末段，限位板（2011）设置于于五边形钢架转角处，储杆轮（201）的中心通过其轮轴连接于储杆轮支撑架（105）上，用于储存孔压探杆（301）；

储杆轮电机（202）焊接于储杆轮支撑架（105）一侧，并通过储杆轮电机（202）的转轴连接储杆轮（201），储杆轮电机（202）带动储杆轮（201）的转动；贯入驱动马达（204）包括两个电力驱动的电机，分别焊接于贯入支撑架（102）两侧，两个贯入驱动马达（204）通过电机的转轴与一级传动齿轮（205）连接，为两个摩擦轮（212）的转动提供动力，两个相同大小的固定支架（208）通过固定螺栓（209）固定于贯入支撑架（102）内的两端，左、右两端的固定支架（208）上连接有若干的传动齿轮，实现两个摩擦轮（212）的反向旋转；

所述量测系统包括孔压探杆（301）、孔压探杆控制舱（302）、CPTU探头（303）、孔压传感器（304）、探杆连接件（305）、连接件外螺纹（306）、连接件内螺纹（307）、卡条（308）、连接螺栓（309）、水密插件公头（310）、水密插件母头（311）及数据传输与供电缆绳（312）、位移传感器（313）、甲板单元（314）；所述孔压探杆（301）采用模块化设计，孔压探杆（301）分为1米等距的五段，每段内部设置有孔压传感器（304），在未工作时，储存在储杆轮（201）中，水密插件公头（310）位于孔压探杆（301）顶部，水密插件母头（310）位于孔压探杆（301）底部，模块化的孔压探杆（301）通过水密插件公头（310）及水密插件母头（311）进行数据交汇及电力传输；

孔压探杆控制舱（302）焊接于储杆轮支撑架（105）一侧，每段孔压探杆（301）之间通过探杆连接件（305）连接，CPTU探头（303）位于孔压探杆（301）的最底部，位移传感器（313）位于孔压探杆（301）中部，储杆轮电机（202）及两个贯入驱动马达（204）通过数据传输与供电缆绳（312）将船载电源引入，甲板单元（314）通过数据传输与供电缆绳（312）通讯连接，储杆轮电机（202）及两个贯入驱动马达（204）；模块化的孔压探杆（301）穿过探杆限位桶（2030），从而限制模块化孔压探杆（301）的水平位移。

2.根据权利要求1所述的一种可自动化折叠的孔压探杆装置,其特征在于,所述六边形支撑框架（101）通过316L不锈钢材质的空心圆柱管焊接而成。

3.根据权利要求1所述的一种可自动化折叠的孔压探杆装置及其工作方法,其特征在于,所述支撑底座（104）为四个等大的圆盘。

4.根据权利要求1所述的一种可自动化折叠的孔压探杆装置,其特征在于,所述分离机构（103）还包括支撑腿固定螺母（1031），支撑腿固定螺栓（1032）、上卡槽（1035）和下卡槽（1036），支撑腿环扣（1030）内部开有上卡槽（1035）和下卡槽（1036），用于固定上支撑腿（1033）和下支撑腿（1034）的顶端凸起，支撑腿固定螺母（1031）及支撑腿固定螺栓（1032）位于支撑腿环扣（1030）之上，用于箍紧支撑腿环扣（1030）。

5.根据权利要求1所述的一种可自动化折叠的孔压探杆装置,其特征在于,所述位于贯入支撑架（102）左端的固定支架（208）上固定有二级传动齿轮（206）、三级传动齿轮（207）及摩擦传动齿轮（211），贯入时，贯入驱动马达（204）带动一级传动齿轮（205）转动，同时通过二级传动齿轮（206）、三级传动齿轮（207）及摩擦传动齿轮（211）之间的齿轮咬合，可使传动杆（213）及连接于传动杆（213）上的摩擦轮（212）转动；右端的固定支架（208）上多设有一个尺寸与三级传动齿轮（207）相同的四级传动齿轮（210），四级传动齿轮（210）可改变右侧摩擦传动齿轮（211）转动方向，由此实现两个摩擦轮（212）的反向旋转，并通过摩擦作用将孔压探杆（301）贯入至预定深度。

6.根据权利要求1所述的一种可自动化折叠的孔压探杆装置,其特征在于,所述孔压探杆控制舱（302）装载包括电池、数据采集仪、贯入控制面板部件。

7.根据权利要求1所述的一种可自动化折叠的孔压探杆装置,其特征在于,所述探杆连接件（305）包括连接件外螺纹（306）、卡条（308）及连接螺栓（309），探杆连接件（305）通过连接螺栓（309）固定于每段孔压探杆（301）的底端，探杆连接件（305）底部设置有连接件外螺纹（306）和卡条（308），连接件外螺纹（306）通过旋紧机构（203）与每一段模块化的孔压探杆（301）上部的连接件内螺纹（307）嵌套，并以卡条（308）为旋转的限位装置。

8.如权利要求1-7所述的一种可自动化折叠的孔压探杆装置其工作方法，其特征在于,具体包括以下步骤：

S1:连接装置的数据传输与供电缆绳（312）与船载的甲板单元（314）及电源，确保孔压探杆（301）存储在储杆轮（201），然后通过船载绞车将可自动化折叠的孔压探杆装置布放于平稳的海床表面；

S2：设备布放平稳后，打开甲板单元（313），向装置的贯入系统提供电力及贯入指令，贯入过程需要储杆轮电机（202）、位移传感器（313）、旋紧机构（203）及贯入驱动马达（204）的协同作用；

S3：贯入指令下达后，储杆轮电机（202）带动储杆轮（201）旋转并以20±2mm/s的速度将孔压探杆（301）不停送入旋紧机构（203），此时旋紧机构（203）将不会工作；同时两个贯入驱动马达（204）共同转动，并带动摩擦轮（212）将孔压探杆（301）以20±2mm/s的速度连续贯入土体；

S4：当贯入深度达1米后，位移传感器（313）将探杆运动距离反馈至孔压探杆控制舱（302），孔压探杆控制舱（302）控制储杆轮电机（202）及贯入驱动马达（204）停止转动的同时，并控制旋紧机构（203）开始工作，其中下端模块化孔压探杆（301）由两个摩擦轮（212）固定，防止转动，而旋紧机构（203）上的液压机（2032）首先带动液压传动杆（2034）的水平移动，使可旋转固定架（2036）旋转，减少可旋转固定架（2036）与固定架（2037）间的间距，以固定上端模块化孔压探杆（301），然后旋紧机构（203）上的旋转驱动液压机（2033）驱动液压传动杆（2034）的水平移动，从而带动旋转架（2039）的旋转，以此带动上端模块化孔压探杆旋转，旋转角度为30°；探杆连接后，旋紧机构会将指令反馈至孔压探杆控制舱，由此孔压探杆控制舱继续操控储杆轮电机（202）及贯入驱动马达（204）工作，将探杆贯入土体中，以此重复不断接杆，完成贯入过程；

S6：贯入完成后即可开始进行原位观测工作，数据储存于孔压探杆控制舱（302）。

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