CN115162313B - 一种海底动力触探装置及其工作方法 - Google Patents
一种海底动力触探装置及其工作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115162313B CN115162313B CN202210766222.9A CN202210766222A CN115162313B CN 115162313 B CN115162313 B CN 115162313B CN 202210766222 A CN202210766222 A CN 202210766222A CN 115162313 B CN115162313 B CN 115162313B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- penetration
- depth
- pressure
- resistance
- releaser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 39
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 21
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 12
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 108010066278 cabin-4 Proteins 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ
- E02D1/02—Investigation of foundation soil in situ before construction work
- E02D1/04—Sampling of soil
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ
- E02D1/02—Investigation of foundation soil in situ before construction work
- E02D1/022—Investigation of foundation soil in situ before construction work by investigating mechanical properties of the soil
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ
- E02D1/02—Investigation of foundation soil in situ before construction work
- E02D1/027—Investigation of foundation soil in situ before construction work by investigating properties relating to fluids in the soil, e.g. pore-water pressure, permeability
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
- G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/24—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady shearing forces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/30—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying a single impulsive force, e.g. by falling weight
- G01N3/303—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying a single impulsive force, e.g. by falling weight generated only by free-falling weight
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/30—Assessment of water resources
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
Description
技术领域
本发明涉及海洋工程地质探测技术领域,具体而言,特别涉及一种海底动力触探装置及其工作方法。
背景技术
随着海洋工程的发展,对海底沉积物原位工程地质性质的需求升高,对原位测试结果的精度要求更高。目前海底沉积物工程地质性质原位测试方法主要有原位静力触探测试和动力触探测试,静力触探装置多搭载在巨大的平台或结构上,测试花费较大,不适用于大面积测试,且对海底前表层沉积物产生一定的扰动,使得数据产生一定误差;动力触探测试是通过获取原位样品后经室内静力触探测试,获取相应修正系数来计算沉积物的性质,这就导致了测试成本增加、数据精度降低,大大降低了工程应用价值。
发明内容
为了弥补现有技术的不足,本发明提供了一种海底动力触探装置及其工作方法。
本发明是通过如下技术方案实现的:一种海底动力触探装置,包括自上而下依次为释放器、耐压仓、配重、探杆、探头和重锤,耐压舱的上部为固定缆绳的提头,耐压仓内部置有加速度传感器、采集系统电路板与电池,电池固定于耐压舱内的底部,采集系统电路板固定于电池上,加速度传感器水平固定在采集系统电路板上,电池为装置所有传感器和电路板提供电源,耐压仓外部为3片导流叶片;
探头内部置有锥尖阻力传感器、侧壁阻力传感器以及孔隙水压力传感器,锥尖阻力传感器的下方为圆锥角为60°的锥头,探头的侧壁上设置有侧壁摩擦板通过L型传动轴与侧壁阻力传感器相连接,孔隙水压力传感器通过透水环与沉积物直接接触;
释放器通过线缆与重锤相连接,转钩中间为圆环,固定于释放器托盘上,线缆长度长于锥头到释放器顶部的距离。
作为优选方案,配重为多组中心镂空配重盘而成,其中心镂空为探头内部传感器连接耐压舱提供连接通道。
作为优选方案,线缆长度长于锥头到释放器顶部的距离5m,重锤重量和重锤到转钩中心水平距离的乘积大于装置重量和装置到转钩中心水平距离的乘积。
一种海底动力触探装置的工作方法,具体包括以下步骤:
S1、装配:将地质绞车的线缆绕过A架与重锤式脱钩器通过U型环链接,将动力触探装置上部的挂钩通过转环与脱钩器相连接,确保与重锤平衡,激活自由下落式触探仪内部传感器;
S2、贯入1:将贯入仪与脱钩器吊起,放置于水面上,并将绞车以1m/s的速度下放设备,当重锤触底时,脱钩器释放动力触探装置,装置通过自重获得贯入速度,然后贯入沉积物中,获得贯入过程中的加速度、锥间阻力,孔隙压力,侧壁阻力;
S3、贯入2:将绞车往上回收10m,然后停滞10分钟,随后将绞车设置为空挡模式,使贯入仪自由下落,再次贯入沉积物中,获得第二组加速度、贯入阻力、孔隙压力于侧壁阻力的原为数据;
S4、回收:回收装置,读取数据,然后清洗装置;
S5、速度和深度计算:通过对步骤S2、步骤S3中获得的两组加速度数据进行一重积分和二重积分,获得贯入过程中的速度和位移随时间的变化,计算公式如下:
S6、基准点确定:选取基准点,根据第二次贯入的贯入深度,选择基准深度,计算公式如下:
其中,为一次贯入过程中在深度为z处的动锥尖阻力,为步骤S2所测得;为深度为z处的第二次贯入过程中的锥间阻力为步骤S3所得,为参考锥间阻力值,为修正系数,与为基准深度处第一次、第二次贯入的速度由公式1所得,为静力触探的贯入速度为0.02m/s。
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为本发明的装置结构示意图;
图2为耐压舱内部的结构示意图;
图3为探头内部的结构示意图,
其中,图1至图3中附图标记与部件之间的对应关系为:
1释放器,2转钩,3导流叶片,4耐压舱,5配重,6探杆,7探头,8重锤,9加速度传感器,10采集系统电路板,11电池,12侧壁摩擦板,13侧壁阻力传感器,14透水环,15孔隙水压力传感器,16锥尖阻力传感器,17锥头。
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3对本发明的实施例的海底动力触探装置及其工作方法进行具体说明。
如图1至图3所示,本发明提出了一种海底动力触探装置,包括自上而下依次为释放器1、耐压仓4、配重5、探杆6、探头7和重锤8,如图2所示,耐压舱4的上部为固定缆绳的提头,耐压仓4内部置有加速度传感器9、采集系统电路板10与电池11,电池11固定于耐压舱4内的底部,采集系统电路板10固定于电池11上,加速度传感器9水平固定在采集系统电路板10上,电池11为装置所有传感器和电路板提供电源,耐压仓外部为3片导流叶片3;配重5为多组中心镂空配重盘而成,其中心镂空为探头内部传感器连接耐压舱提供连接通道。
如图3所示,探头7内部置有锥尖阻力传感器16、侧壁阻力传感器13以及孔隙水压力传感器15,锥尖阻力传感器16的下方为圆锥角为60°的锥头17,探头7的侧壁上设置有侧壁摩擦板12通过L型传动轴与侧壁阻力传感器13相连接,孔隙水压力传感器15通过透水环14与沉积物直接接触;
释放器1通过线缆与重锤8相连接,转钩2中间为圆环,固定于释放器1托盘上,线缆长度长于锥头17到释放器1顶部的距离。线缆长度长于锥头17到释放器1顶部的距离5m,重锤8重量和重锤8到转钩2中心水平距离的乘积大于装置重量和装置到转钩2中心水平距离的乘积。
一种海底动力触探装置的工作方法,具体包括以下步骤:
S1、装配:将地质绞车的线缆绕过A架与重锤式脱钩器通过U型环链接,将动力触探装置上部的挂钩通过转环与脱钩器相连接,确保与重锤平衡,激活自由下落式触探仪内部传感器;
S2、贯入1:将贯入仪与脱钩器吊起,放置于水面上,并将绞车以1m/s的速度下放设备,当重锤触底时,脱钩器释放动力触探装置,装置通过自重获得贯入速度,然后贯入沉积物中,获得贯入过程中的加速度、锥间阻力,孔隙压力,侧壁阻力;
S3、贯入2:将绞车往上回收10m,然后停滞10分钟,随后将绞车设置为空挡模式,使贯入仪自由下落,再次贯入沉积物中,获得第二组加速度、贯入阻力、孔隙压力于侧壁阻力的原为数据;
S4、回收:回收装置,读取数据,然后清洗装置;
S5、速度和深度计算:通过对步骤S2、步骤S3中获得的两组加速度数据进行一重积分和二重积分,获得贯入过程中的速度和位移随时间的变化,计算公式如下:
S6、基准点确定:选取基准点,根据第二次贯入的贯入深度,选择基准深度,计算公式如下:
其中,为一次贯入过程中在深度为z处的动锥尖阻力,为步骤S2所测得;为深度为z处的第二次贯入过程中的锥间阻力为步骤S3所得,为参考锥间阻力值,为修正系数,与为基准深度处第一次、第二次贯入的速度由公式1所得,为静力触探的贯入速度为0.02m/s。
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 (3)
1.一种海底动力触探装置的工作方法,所述海底动力触探装置包括自上而下依次为释放器(1)、耐压舱(4)、配重(5)、探杆(6)、探头(7)和重锤(8),其特征在于,所述耐压舱(4)的上部为固定缆绳的提头,耐压舱(4)内部置有加速度传感器(9)、采集系统电路板(10)与电池(11),电池(11)固定于耐压舱(4)内的底部,采集系统电路板(10)固定于电池(11)上,加速度传感器(9)水平固定在采集系统电路板(10)上,耐压舱(4)外部为3片导流叶片(3);
所述探头(7)内部置有锥尖阻力传感器(16)、侧壁阻力传感器(13)以及孔隙水压力传感器(15),锥尖阻力传感器(16)的下方为圆锥角为60°的锥头(17),探头(7)的侧壁上设置有侧壁摩擦板(12)通过L型传动轴与侧壁阻力传感器(13)相连接,孔隙水压力传感器(15)通过透水环(14)与沉积物直接接触;
所述释放器(1)通过线缆与重锤(8)相连接,转钩(2)中间为圆环,固定于释放器(1)托盘上,线缆长度长于锥头(17)到释放器(1)顶部的距离;
具体包括以下步骤:
S1、装配:将地质绞车的线缆绕过A架与重锤式脱钩器通过U型环链接,将动力触探装置上部的挂钩通过转环与脱钩器相连接,确保与重锤平衡,激活自由下落式触探仪内部传感器;
S2、贯入1:将贯入仪与脱钩器吊起,放置于水面上,并将绞车以1m/s的速度下放设备,当重锤触底时,脱钩器释放动力触探装置,装置通过自重获得贯入速度,然后贯入沉积物中,获得贯入过程中的加速度、锥间阻力,孔隙压力,侧壁阻力;
S3、贯入2:将绞车往上回收10m,然后停滞10分钟,随后将绞车设置为空挡模式,使贯入仪自由下落,再次贯入沉积物中,获得第二组加速度、锥间阻力、孔隙压力与侧壁阻力的原位数据;
S4、回收:回收装置,读取数据,然后清洗装置;
S5、速度和深度计算:通过对步骤S2、步骤S3中获得的两组加速度数据进行一重积分和二重积分,获得贯入过程中的速度和位移随时间的变化,计算公式如下:
S6、基准点确定:选取基准点,根据第二次贯入的贯入深度,选择基准深度,计算公式如下:
其中,为一次贯入过程中在深度为z处的动锥尖阻力,为步骤S2所测得;为深度为z处的第二次贯入过程中的锥间阻力,为步骤S3所得,为静力触探参考值,为修正系数,与为基准深度处第一次、第二次贯入的速度由公式1所得,为静力触探的贯入速度为0.02m/s;
2.根据权利要求1所述的一种海底动力触探装置,其特征在于,所述配重(5)为多组中心镂空配重盘而成。
3.根据权利要求1所述的一种海底动力触探装置,其特征在于,所述线缆长度长于锥头(17)到释放器(1)顶部的距离5m,重锤(8)重量和重锤(8)到转钩(2)中心水平距离的乘积大于装置重量和装置到转钩(2)中心水平距离的乘积。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210766222.9A CN115162313B (zh) | 2022-07-01 | 2022-07-01 | 一种海底动力触探装置及其工作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210766222.9A CN115162313B (zh) | 2022-07-01 | 2022-07-01 | 一种海底动力触探装置及其工作方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115162313A CN115162313A (zh) | 2022-10-11 |
CN115162313B true CN115162313B (zh) | 2023-05-23 |
Family
ID=83488338
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210766222.9A Active CN115162313B (zh) | 2022-07-01 | 2022-07-01 | 一种海底动力触探装置及其工作方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115162313B (zh) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104164860B (zh) * | 2014-08-12 | 2015-12-02 | 东南大学 | 用于海底浅层土体的自落式孔压动力触探装置 |
CN108387713B (zh) * | 2018-02-27 | 2021-09-10 | 国家海洋局北海海洋工程勘察研究院 | 一种海底沉积物测试装置、贯入系统与贯入方法 |
CN108592993B (zh) * | 2018-03-30 | 2019-07-26 | 中国海洋大学 | 深海海底边界层动态观测装置和方法 |
CN110397015B (zh) * | 2019-07-30 | 2021-03-30 | 中国海洋大学 | 一种海底原位测试数据的处理方法 |
CN113588325B (zh) * | 2021-08-03 | 2022-04-15 | 中国海洋大学 | 海底沉积物取样与力学性质原位测试装置及其测试方法 |
-
2022
- 2022-07-01 CN CN202210766222.9A patent/CN115162313B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115162313A (zh) | 2022-10-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108592993B (zh) | 深海海底边界层动态观测装置和方法 | |
CN101699296B (zh) | 一种泥石流流速测量方法 | |
CN108267126A (zh) | 深海内波对海底沉积物再悬浮量的观测系统及方法 | |
CN203835373U (zh) | 一种用于基桩成孔质量检测的装置 | |
CN113432648A (zh) | 深海内波诱发海底软粘土变形滑动长期观测系统及方法 | |
CN104847412B (zh) | 一种井下选煤厂设备硐室底板位移动态监测方法 | |
CN110424363B (zh) | 一种软土场地土体强度参数长距离连续测量方法 | |
CN107036578A (zh) | 基桩成孔质量检测系统及其检测方法 | |
CN102298164B (zh) | 一种海底地质调查装置 | |
CN113639948A (zh) | 用于测定边坡稳定性的爆破振动试验装置及评价预警方法 | |
CN116337540A (zh) | 一种多参数分层采取水样采集器及采样方法 | |
CN115162313B (zh) | 一种海底动力触探装置及其工作方法 | |
CN114924322B (zh) | 基于点状电极探杆原位测量气泡型浅层气含气量的方法 | |
CN107747306A (zh) | 一种用于海洋超软土原位测试的十字形全流触探探头 | |
CN106950129A (zh) | 高桩码头结构水平承载力的动力检测方法 | |
CN112904425B (zh) | 基于海底噪声的沉积物剪切波速测量方法及装置 | |
CN116625325B (zh) | 一种海床内部渗流的三维自然电位监测装置的工作方法 | |
CN104776818A (zh) | 一种超声波桩底沉渣厚度测量仪 | |
CN113588325B (zh) | 海底沉积物取样与力学性质原位测试装置及其测试方法 | |
CN115307871B (zh) | 一种水下结构物与内孤立波作用的嵌入式测力方法 | |
CN206772275U (zh) | 基桩成孔质量检测系统 | |
CN114782823B (zh) | 一种基于钻孔取芯和孔内图像识别的砌石坝容重检测方法 | |
CN215948290U (zh) | 一种钻孔桩偏移检测装置 | |
CN106812163A (zh) | 水上基桩结构水平承载力的动力检测方法 | |
CN112051187B (zh) | 海底基槽内不同深度处回淤物容重的原位测试及微扰动取样方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |