CN116837811A - 用于深水环境连续贯入的微型静力触探测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于深水环境连续贯入的微型静力触探测试系统及方法，微型静力触探测试系统包括支撑框架，支撑框架上固定有立板，立板前侧设有静力触探探头和立杆，静力触探探头顶端与立杆底端固定连接，立杆顶端与卷曲部件的卷曲杆一端固定连接，卷曲部件还包括卷曲轴，卷曲杆盘绕在卷曲轴上，并随卷曲轴转动而伸展至卷曲轴下侧或盘绕至卷曲轴上，立板前侧面上设有驱动部件，用于驱动立杆沿立板向下或向上运动，静力触探探头随同立杆向下或向上运动，并连续贯入或拔出待测土层。本发明能大幅减小微型静力触探测试系统的整体体积，进而在深水水下环境下操作方便，并能提高微型静力触探测试系统的测试准确度。

Description

用于深水环境连续贯入的微型静力触探测试系统及方法

技术领域

本发明属于海洋岩土工程和地质勘测技术领域，具体涉及一种用于深水环境连续贯入的微型静力触探测试系统及方法。

背景技术

静力触探是指利用压力装置将带有触探头的触探杆压入试验土层，通过量测系统测土的贯入阻力，可确定土的某些基本物理力学特性，如土的变形模量、土的容许承载力等，目前静力触探测试技术在海洋软土的现场试验勘探具有较为广泛的应用。

静力触探测试技术在原位测试试验中广泛应用的同时，还存在以下问题：传统的静力触探测试系统中与静力触探探头相连接的推杆为直杆设计，采用传统的静力触探测试系统对海洋软土进行现场试验勘探时，由于海洋软土的测试量程较大，这样静力触探探头需要贯入土体的深度较大，进而直杆式推杆的长度较大，从而传统的静力触探测试系统的体积较大，而体积较大的传统静力触探测试系统在深水水下环境下的操作不方便，并且会影响静力触探测试方法的测试准确度。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提供一种用于深水环境连续贯入的微型静力触探测试系统及方法，能大幅减小微型静力触探测试系统的整体体积，进而在深水水下环境下操作方便，并能提高微型静力触探测试系统的测试准确度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于深水环境连续贯入的微型静力触探测试系统，包括支撑框架，所述支撑框架上固定有立板，所述立板前侧设有静力触探探头和立杆，所述静力触探探头顶端与立杆底端固定连接，所述立杆顶端与卷曲部件的卷曲杆一端固定连接，所述卷曲部件还包括卷曲轴，所述卷曲杆盘绕在卷曲轴上，并随所述卷曲轴转动而伸展至卷曲轴下侧或盘绕至卷曲轴上，所述立板前侧面上设有驱动部件，用于驱动所述立杆沿立板向下或向上运动，所述静力触探探头随同立杆向下或向上运动，并连续贯入或拔出待测土层，所述静力触探探头还与数据收集单元通讯连接，所述数据收集单元用于收集静力触探探头连续贯入待测土层过程中所测得的数据。

进一步地，所述立板沿左右方向竖直布置，所述静力触探探头和立杆均竖直布置；所述立板前侧面上还固定有测斜传感器，所述测斜传感器与数据收集单元通讯连接，所述测斜传感器用于监测立板的倾斜度，并用于将监测到的倾斜度数据传输至所述数据收集单元。

进一步地，所述驱动部件包括处于立杆左侧的左驱动组件和处于立杆右侧的右驱动组件；所述左驱动组件包括左驱动轴、左驱动辊、左固定轴、左从动辊和左牵引链条，所述左驱动轴沿前后方向水平设置于立板前侧面处并与立板转动连接，所述左驱动辊套设固定于左驱动轴上，所述左固定轴为多个且均与左驱动轴平行并均处于左驱动轴的右侧，多个所述左固定轴从上到下并排固定于立板前侧面上，所述左从动辊为多个且与左固定轴的数目相等，每个所述左从动辊套设于其中一个左固定轴上并与相应左固定轴转动连接，所述左牵引链条绕设在左驱动辊和多个左从动辊上，且多个所述左从动辊之间的左牵引链条竖直布置；所述右驱动组件与左驱动组件相对立杆左右对称布置，所述右驱动组件包括右驱动轴、右驱动辊、右固定轴、右从动辊和右牵引链条；所述左驱动轴与右驱动轴同步反向转动，并通过所述左牵引链条和右牵引链条配合带动立杆沿立板向下或向上运动。

进一步地，所述左驱动组件还包括左液压马达、左输压管和左液压泵，所述左驱动轴设置于左液压马达上，所述左液压马达固定于立板前侧面处，所述左液压马达通过左输压管与固定于支撑框架上的左液压泵连接，所述左液压泵用于通过左输压管向左液压马达输送高压液体，并带动所述左驱动轴相对立板顺时针或逆时针转动；所述右驱动组件还包括右液压马达、右输压管和右液压泵。

进一步地，所述左驱动组件还包括左齿轮，所述左驱动辊通过左齿轮套设固定于左驱动轴上；所述右驱动组件还包括右齿轮。

进一步地，所述卷曲轴沿左右方向水平布置，所述卷曲部件还包括固定于支撑框架上的动力源和矫正组件，所述动力源的输出轴与卷曲轴左端固定连接，用于驱动所述卷曲轴顺时针或逆时针转动，所述矫正组件处于卷曲轴右下侧并处于立板顶端处的支撑框架上，所述矫正组件包括左矫正块和右矫正块，所述左矫正块与右矫正块之间留有竖直的间隙并形成矫正轨道，伸展至所述卷曲轴右下侧的卷曲杆穿过矫正轨道并与立杆顶端固定连接，所述矫正轨道用于将卷曲杆矫正变直。

进一步地，所述静力触探探头为孔压探头，用于测试连续贯入待测土层过程中的尖端阻力、侧壁摩擦阻力和孔隙水压力，所述数据收集单元包括数据采集仪和移动终端，所述孔压探头和测斜传感器均与数据采集仪通讯连接，所述数据采集仪用于采集孔压探头连续贯入待测土层过程中所测得的尖端阻力、侧壁摩擦阻力和孔隙水压力数据并传输至移动终端，所述数据采集仪还用于采集测斜传感器监测到的倾斜度数据，并用于将采集的倾斜度数据传输至移动终端。

进一步地，所述支撑框架顶端固定有用于吊装的吊耳；所述左驱动轴和左驱动辊均为两个，两个所述左驱动轴从上到下并排设置于立板前侧面处，每个所述左驱动辊套设固定于其中一个左驱动轴上，两个所述左驱动辊之间的左牵引链条竖直布置，所述左固定轴和左从动辊均为两个，所述左牵引链条呈等腰梯形状。

一种深水水下待测土层的微型静力触探测试方法，采用上述用于深水环境连续贯入的微型静力触探测试系统进行测试，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将所述支撑框架吊装至深水水下的待测土层表面上，通过控制所述驱动部件以驱动立杆沿立板向下运动，所述静力触探探头随同立杆向下连续贯入待测土层内，同时所述卷曲杆在立杆带动下向下运动，并随所述卷曲轴转动而伸展至卷曲轴下侧，不断由盘绕状态转变为拉直状态；

S2、所述静力触探探头在连续贯入待测土层内的过程中，测试不同深度处的相应数据并传输至所述数据收集单元，同时所述测斜传感器监测深水水下环境下立板的倾斜度并传输至数据收集单元。

进一步地，

步骤S1之前还包括以下步骤：在将所述静力触探探头顶端与立杆底端连接之前，先对所述静力触探探头进行标定，标定之后再将所述静力触探探头顶端与立杆底端连接；

步骤S2之后还包括以下步骤：

步骤S3：测试完毕后，通过控制所述驱动部件以驱动立杆沿立板向上运动，所述静力触探探头随同立杆向上连续拔出待测土层，同时所述卷曲杆向上运动并随卷曲轴转动而盘绕至卷曲轴上，不断由拉直状态转变为盘绕状态，所述卷曲杆回收完毕后，将所述支撑框架从深水水下的待测土层表面上吊装回收至地面上；

步骤S4：重新标定所述静力触探探头，并准备开始下一个地点的测试。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明的用于深水环境连续贯入的微型静力触探测试系统，由于静力触探探头顶端与立杆底端固定连接，立杆顶端与卷曲部件的卷曲杆一端固定连接，卷曲部件还包括卷曲轴，卷曲杆盘绕在卷曲轴上，并随卷曲轴转动而伸展至卷曲轴下侧或盘绕至卷曲轴上；这样将支撑框架吊装至深水水下的待测土层表面上，通过控制驱动部件以驱动立杆沿立板向下运动，静力触探探头随同立杆向下连续贯入待测土层内，同时卷曲杆在立杆带动下向下运动，并随卷曲轴转动而伸展至卷曲轴下侧，不断由盘绕状态转变为拉直状态，测试完毕后，通过控制驱动部件以驱动立杆沿立板向上运动，静力触探探头随同立杆向上连续拔出待测土层，同时卷曲杆向上运动并随卷曲轴转动而盘绕至卷曲轴上，不断由拉直状态转变为盘绕状态，因此通过卷曲轴和卷曲杆的设计，能大幅减小微型静力触探测试系统的整体体积，采用本微型静力触探测试系统能对测试量程较大的深水水下待测土层进行测试，且整体体积小的微型静力触探测试系统在深水水下环境下操作方便，并能提高微型静力触探测试系统的测试准确度。

本发明中，驱动部件包括处于立杆左侧的左驱动组件和处于立杆右侧的右驱动组件，左驱动组件包括左驱动轴、左驱动辊、左固定轴、左从动辊和左牵引链条，右驱动组件与左驱动组件相对立杆左右对称布置，右驱动组件包括右驱动轴、右驱动辊、右固定轴、右从动辊和右牵引链条；这样当需要将静力触探探头向下连续贯入待测土层内时，控制左驱动轴相对立板顺时针转动，左驱动辊随同左驱动轴顺时针转动，左从动辊在左牵引链条的带动下随同左驱动辊顺时针转动，由于多个左从动辊之间的左牵引链条竖直布置，进而多个左驱动辊之间的左牵引链条向下运动，同时控制右驱动轴相对立板逆时针转动，右驱动辊随同右驱动轴逆时针转动，右从动辊在右牵引链条的带动下随同右驱动辊逆时针转动，多个右驱动辊之间的右牵引链条向下运动，进而多个左驱动辊之间向下运动的左牵引链条与多个右驱动辊之间向下运动的右牵引链条相互配合能带动立杆沿立板向下运动，从而静力触探探头能随同立杆向下连续贯入待测土层内，当需要将静力触探探头向上连续拔出待测土层时，只需要控制左驱动轴相对立板逆时针转动并同时控制右驱动轴相对立板顺时针转动，就能使静力触探探头随同立杆向上连续拔出待测土层，因此通过控制左驱动轴和右驱动轴的同步反向转动，能使立杆沿立板稳定地向下或向上运动，从而能使静力触探探头稳定地向下连续贯入待测土层内或向上连续拔出待测土层。

本发明中，卷曲轴沿左右方向水平布置，卷曲部件还包括固定于支撑框架上的动力源和矫正组件，动力源的输出轴与卷曲轴左端固定连接，用于驱动卷曲轴顺时针或逆时针转动，矫正组件处于卷曲轴右下侧并处于立板顶端处的支撑框架上，矫正组件包括左矫正块和右矫正块，左矫正块与右矫正块之间留有竖直的间隙并形成矫正轨道，伸展至卷曲轴右下侧的卷曲杆穿过矫正轨道并与立杆顶端固定连接，矫正轨道用于将卷曲杆矫正变直；这样通过左矫正块和右矫正块所形成的矫正轨道，能将穿过矫正轨道的处于卷曲状态的卷曲杆更快地矫正并变为拉直状态，以便于随同立杆向下连续贯入待测土层内，并保证静力触探探头在贯入待测土层过程中的垂直度。

附图说明

图1为本发明中微型静力触探测试系统的主视结构示意图；

图2为图1中左驱动轴、左齿轮和左驱动辊之间的连接关系图；

图3为图1中左固定轴、左滚珠轴承和左从动辊之间的连接关系图；

图4为图1中A处的放大结构示意图；

图5为孔压探头、测斜传感器、数据采集仪与移动终端之间连接的控制框图。

图中附图标记说明：1、支撑框架，2、立板，3、静力触探探头，4、立杆，501、卷曲杆，502、卷曲轴，503、动力源，5041、左矫正块，5042、右矫正块，5043、矫正轨道，6、测斜传感器，7011、左驱动轴，7012、左驱动辊，7013、左固定轴，7014、左从动辊，7015、左牵引链条，7016、左输压管，7017、左液压泵，7018、左齿轮，7019、左滚珠轴承，7021、右驱动辊，7022、右从动辊，7023、右牵引链条，7024、右输压管，7025、右液压泵，801、数据采集仪，802、移动终端，9、吊耳。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1所示，一种用于深水环境连续贯入的微型静力触探测试系统，包括支撑框架1，支撑框架1上固定有沿左右方向竖直布置的立板2，立板2前侧设有竖直布置的静力触探探头3和立杆4，静力触探探头3顶端与立杆4底端固定连接，立杆4顶端与卷曲部件的卷曲杆501一端固定连接，卷曲部件还包括卷曲轴502，卷曲杆501盘绕在卷曲轴502上，并随卷曲轴502转动而伸展至卷曲轴502下侧或盘绕至卷曲轴502上，立板2前侧面上设有驱动部件，用于驱动立杆4沿立板2向下或向上运动，静力触探探头3随同立杆4向下或向上运动，并连续贯入或拔出待测土层，静力触探探头3还与数据收集单元通讯连接，数据收集单元用于收集静力触探探头3连续贯入待测土层过程中所测得的数据。优选地，卷曲杆501为不锈钢盘条，立板2和立杆4的材质均为不锈钢。

这样将支撑框架1吊装至深水水下的待测土层表面上，通过控制驱动部件以驱动立杆4沿立板2向下运动，静力触探探头3随同立杆4向下连续贯入待测土层内，同时卷曲杆501在立杆4带动下向下运动，并随卷曲轴502转动而伸展至卷曲轴502下侧，不断由盘绕状态转变为拉直状态，测试完毕后，通过控制驱动部件以驱动立杆4沿立板2向上运动，静力触探探头3随同立杆4向上连续拔出待测土层，同时卷曲杆501向上运动并随卷曲轴502转动而盘绕至卷曲轴502上，不断由拉直状态转变为盘绕状态，因此通过卷曲轴502和卷曲杆501的设计，能大幅减小微型静力触探测试系统的整体体积，采用本微型静力触探测试系统能对测试量程较大的深水水下待测土层进行测试，且整体体积小的微型静力触探测试系统在深水水下环境下操作方便，并能提高微型静力触探测试系统的测试准确度。

在一个实施例中，立板2前侧面上还固定有测斜传感器6，测斜传感器6与数据收集单元通讯连接，测斜传感器6用于监测立板2的倾斜度，并用于将监测到的倾斜度数据传输至数据收集单元。这样通过测斜传感器6能监测立板2的倾斜度，进而能监测在贯入或拔出待测土层过程中立杆4和静力触探探头3的倾斜度。

在一个实施例中，驱动部件包括处于立杆4左侧的左驱动组件和处于立杆4右侧的右驱动组件；如图1-3所示，左驱动组件包括左驱动轴7011、左齿轮7018、左驱动辊7012、左固定轴7013、左滚珠轴承7019、左从动辊7014和左牵引链条7015，左驱动轴7011沿前后方向水平设置于立板2前侧面处并与立板2转动连接，左驱动辊7012通过左齿轮7018套设固定于左驱动轴7011上，左固定轴7013为多个且均与左驱动轴7011平行并均处于左驱动轴7011的右侧，多个左固定轴7013从上到下并排固定于立板2前侧面上，左从动辊7014为多个且与左固定轴7013的数目相等，每个左从动辊7014套设于其中一个左固定轴7013上并通过左滚珠轴承7019与相应左固定轴7013转动连接，左牵引链条7015绕设在左驱动辊7012和多个左从动辊7014上，且多个左从动辊7014之间的左牵引链条7015竖直布置；右驱动组件与左驱动组件相对立杆4左右对称布置，右驱动组件包括右驱动轴、右齿轮、右驱动辊7021、右固定轴、右滚珠轴承、右从动辊7022和右牵引链条7023；左驱动轴7011与右驱动轴同步反向转动，并通过左牵引链条7015和右牵引链条7023配合带动立杆4沿立板2向下或向上运动。

这样当需要将静力触探探头3向下连续贯入待测土层内时，控制左驱动轴7011相对立板2顺时针转动，左驱动辊7012随同左驱动轴7011顺时针转动，左从动辊7014在左牵引链条7015的带动下随同左驱动辊7012顺时针转动，由于多个左从动辊7014之间的左牵引链条7015竖直布置，进而多个左驱动辊7012之间的左牵引链条7015向下运动，同时控制右驱动轴相对立板2逆时针转动，右驱动辊7021随同右驱动轴逆时针转动，右从动辊7022在右牵引链条7023的带动下随同右驱动辊7021逆时针转动，多个右驱动辊7021之间的右牵引链条7023向下运动，进而多个左驱动辊7012之间向下运动的左牵引链条7015与多个右驱动辊7021之间向下运动的右牵引链条7023相互配合能带动立杆4沿立板2向下运动，从而静力触探探头3能随同立杆4向下连续贯入待测土层内，当需要将静力触探探头3向上连续拔出待测土层时，只需要控制左驱动轴7011相对立板2逆时针转动并同时控制右驱动轴相对立板2顺时针转动，就能使静力触探探头3随同立杆4向上连续拔出待测土层，因此通过控制左驱动轴7011和右驱动轴的同步反向转动，能使立杆4沿立板2稳定地向下或向上运动，从而能使静力触探探头3稳定地向下连续贯入待测土层内或向上连续拔出待测土层。

在一个实施例中，左驱动组件还包括左液压马达、左输压管7016和左液压泵7017，左驱动轴7011设置于左液压马达上，左液压马达固定于立板2前侧面处，左液压马达通过左输压管7016与固定于支撑框架1上的左液压泵7017连接，左液压泵7017用于通过左输压管7016向左液压马达输送高压液体，并带动左驱动轴7011相对立板2顺时针或逆时针转动，见图1；右驱动组件还包括右液压马达、右输压管7024和右液压泵7025。

在一个实施例中，如图1和4所示，卷曲轴502沿左右方向水平布置，卷曲部件还包括固定于支撑框架1上的动力源503和矫正组件，动力源503的输出轴与卷曲轴502左端固定连接，用于驱动卷曲轴502顺时针或逆时针转动，其中动力源503为伺服电机，矫正组件处于卷曲轴502右下侧并处于立板2顶端处的支撑框架1上，矫正组件包括左矫正块5041和右矫正块5042，左矫正块5041与右矫正块5042之间留有竖直的间隙并形成矫正轨道5043，伸展至卷曲轴502右下侧的卷曲杆501穿过矫正轨道5043并与立杆4顶端固定连接，矫正轨道5043用于将卷曲杆501矫正变直。这样通过左矫正块5041和右矫正块5042所形成的矫正轨道5043，能将穿过矫正轨道5043的处于卷曲状态的卷曲杆501更快地矫正并变为拉直状态，以便于随同立杆4向下连续贯入待测土层内，并保证静力触探探头3在贯入待测土层过程中的垂直度。

在一个实施例中，静力触探探头3为现有技术中的孔压探头，孔压探头中设置有尖端阻力传感器、侧壁摩擦阻力传感器和孔隙水压力传感器，孔压探头用于测试连续贯入待测土层过程中的尖端阻力、侧壁摩擦阻力和孔隙水压力，如图1和5所示，数据收集单元处于地面上并包括数据采集仪801和移动终端802，孔压探头和测斜传感器6均与数据采集仪801通讯连接，数据采集仪801用于采集孔压探头连续贯入待测土层过程中所测得的尖端阻力、侧壁摩擦阻力和孔隙水压力数据并传输至移动终端802，数据采集仪801还用于采集测斜传感器6监测到的倾斜度数据，并用于将采集的倾斜度数据传输至移动终端802，优选地，移动终端802为计算机终端，计算机终端能实时显示当前钻进位置处所测得的尖端阻力、侧壁摩擦阻力和孔隙水压力数据，进而用于深水环境下土层划分、辨别土性、确定土的物理力学性质及确定基础的承载力等。

在一个实施例中，如图1所示，支撑框架1顶端固定有用于吊装的吊耳9；左驱动轴7011和左驱动辊7012均为两个，两个左驱动轴7011从上到下并排设置于立板2前侧面处，每个左驱动辊7012套设固定于其中一个左驱动轴7011上，两个左驱动辊7012之间的左牵引链条7015竖直布置，左固定轴7013和左从动辊7014均为两个，左牵引链条7015呈等腰梯形状。

一种深水水下待测土层的微型静力触探测试方法，采用上述用于深水环境连续贯入的微型静力触探测试系统进行测试，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在将静力触探探头3顶端与立杆4底端连接之前，先对孔压探头的尖端阻力传感器、侧壁摩擦阻力传感器和孔隙水压力传感器进行标定，标定之后再将孔压探头顶端与立杆4底端连接，并检查左液压马达、左液压泵7017、右液压马达、右液压泵7025、测斜传感器6和数据采集仪801的运行状态以及系统电源的供应情况；

S2、确定微型静力触探测试系统运行状态良好后，通过吊耳9将支撑框架1稳定地吊装至深水水下的待测土层表面上，启动左液压泵7017，左液压泵7017通过左输压管7016向左液压马达输送高压液体，并带动左驱动轴7011相对立板2顺时针转动，左驱动辊7012随同左驱动轴7011顺时针转动，左从动辊7014在左牵引链条7015的带动下随同左驱动辊7012顺时针转动，由于多个左从动辊7014之间的左牵引链条7015竖直布置，进而多个左驱动辊7012之间的左牵引链条7015向下运动，同时启动右液压泵7025，右液压泵7025通过右输压管7024向右液压马达输送高压液体，并带动右驱动轴相对立板2逆时针转动，右驱动辊7021随同右驱动轴逆时针转动，右从动辊7022在右牵引链条7023的带动下随同右驱动辊7021逆时针转动，多个右驱动辊7021之间的右牵引链条7023向下运动，这样多个左驱动辊7012之间向下运动的左牵引链条7015与多个右驱动辊7021之间向下运动的右牵引链条7023相互配合带动立杆4沿立板2向下运动，孔压探头随同立杆4向下连续贯入待测土层内，同时启动动力源503以带动卷曲轴502转动，卷曲杆501在立杆4带动下向下运动，并随卷曲轴502转动而伸展至卷曲轴502右下侧并穿过矫正轨道5043，不断由盘绕状态转变为拉直状态；

S3、孔压探头在连续贯入待测土层内的过程中，测试不同深度处的尖端阻力、侧壁摩擦阻力和孔隙水压力数据，数据采集仪801采集孔压探头所测得的不同深度处的尖端阻力、侧壁摩擦阻力和孔隙水压力数据并传输至计算机终端，同时测斜传感器6监测深水水下环境下立板2的倾斜度，数据采集仪801采集测斜传感器6监测到的倾斜度数据并传输至计算机终端；

S4、测试完毕后，通过控制左液压泵7017和右液压泵7025以驱动立杆4沿立板2向上运动，静力触探探头3随同立杆4向上连续拔出待测土层，同时卷曲杆501向上运动并随卷曲轴502反向转动而盘绕至卷曲轴502上，不断由拉直状态转变为盘绕状态，卷曲杆501回收完毕后，通过吊耳9将支撑框架1从深水水下的待测土层表面上吊装回收至地面上；

S5、保存好数据，检查微型静力触探测试系统是否完好，重新标定孔压探头，并准备开始下一个地点的测试。

综上，本发明改变了传统静力触探测试系统中直杆式推杆的设计，采用可弯曲的卷曲杆501，能够在满足贯入测试深度的同时，大幅度减小微型静力触探测试系统的整体体积，且整体体积小的微型静力触探测试系统在深水水下环境下操作方便，并能提高微型静力触探测试系统的测试准确度，具有很强的实用性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于深水环境连续贯入的微型静力触探测试系统，其特征在于：包括支撑框架(1)，所述支撑框架(1)上固定有立板(2)，所述立板(2)前侧设有静力触探探头(3)和立杆(4)，所述静力触探探头(3)顶端与立杆(4)底端固定连接，所述立杆(4)顶端与卷曲部件的卷曲杆(501)一端固定连接，所述卷曲部件还包括卷曲轴(502)，所述卷曲杆(501)盘绕在卷曲轴(502)上，并随所述卷曲轴(502)转动而伸展至卷曲轴(502)下侧或盘绕至卷曲轴(502)上，所述立板(2)前侧面上设有驱动部件，用于驱动所述立杆(4)沿立板(2)向下或向上运动，所述静力触探探头(3)随同立杆(4)向下或向上运动，并连续贯入或拔出待测土层，所述静力触探探头(3)还与数据收集单元通讯连接，所述数据收集单元用于收集静力触探探头(3)连续贯入待测土层过程中所测得的数据。

2.根据权利要求1所述的一种用于深水环境连续贯入的微型静力触探测试系统，其特征在于：所述立板(2)沿左右方向竖直布置，所述静力触探探头(3)和立杆(4)均竖直布置；所述立板(2)前侧面上还固定有测斜传感器(6)，所述测斜传感器(6)与数据收集单元通讯连接，所述测斜传感器(6)用于监测立板(2)的倾斜度，并用于将监测到的倾斜度数据传输至所述数据收集单元。

3.根据权利要求2所述的一种用于深水环境连续贯入的微型静力触探测试系统，其特征在于：所述驱动部件包括处于立杆(4)左侧的左驱动组件和处于立杆(4)右侧的右驱动组件；所述左驱动组件包括左驱动轴(7011)、左驱动辊(7012)、左固定轴(7013)、左从动辊(7014)和左牵引链条(7015)，所述左驱动轴(7011)沿前后方向水平设置于立板(2)前侧面处并与立板(2)转动连接，所述左驱动辊(7012)套设固定于左驱动轴(7011)上，所述左固定轴(7013)为多个且均与左驱动轴(7011)平行并均处于左驱动轴(7011)的右侧，多个所述左固定轴(7013)从上到下并排固定于立板(2)前侧面上，所述左从动辊(7014)为多个且与左固定轴(7013)的数目相等，每个所述左从动辊(7014)套设于其中一个左固定轴(7013)上并与相应左固定轴(7013)转动连接，所述左牵引链条(7015)绕设在左驱动辊(7012)和多个左从动辊(7014)上，且多个所述左从动辊(7014)之间的左牵引链条(7015)竖直布置；所述右驱动组件与左驱动组件相对立杆(4)左右对称布置，所述右驱动组件包括右驱动轴、右驱动辊(7021)、右固定轴、右从动辊(7022)和右牵引链条(7023)；所述左驱动轴(7011)与右驱动轴同步反向转动，并通过所述左牵引链条(7015)和右牵引链条(7023)配合带动立杆(4)沿立板(2)向下或向上运动。

4.根据权利要求3所述的一种用于深水环境连续贯入的微型静力触探测试系统，其特征在于：所述左驱动组件还包括左液压马达、左输压管(7016)和左液压泵(7017)，所述左驱动轴(7011)设置于左液压马达上，所述左液压马达固定于立板(2)前侧面处，所述左液压马达通过左输压管(7016)与固定于支撑框架(1)上的左液压泵(7017)连接，所述左液压泵(7017)用于通过左输压管(7016)向左液压马达输送高压液体，并带动所述左驱动轴(7011)相对立板(2)顺时针或逆时针转动；所述右驱动组件还包括右液压马达、右输压管(7024)和右液压泵(7025)。

5.根据权利要求3所述的一种用于深水环境连续贯入的微型静力触探测试系统，其特征在于：所述左驱动组件还包括左齿轮(7018)，所述左驱动辊(7012)通过左齿轮(7018)套设固定于左驱动轴(7011)上；所述右驱动组件还包括右齿轮。

6.根据权利要求2所述的一种用于深水环境连续贯入的微型静力触探测试系统，其特征在于：所述卷曲轴(502)沿左右方向水平布置，所述卷曲部件还包括固定于支撑框架(1)上的动力源(503)和矫正组件，所述动力源(503)的输出轴与卷曲轴(502)左端固定连接，用于驱动所述卷曲轴(502)顺时针或逆时针转动，所述矫正组件处于卷曲轴(502)右下侧并处于立板(2)顶端处的支撑框架(1)上，所述矫正组件包括左矫正块(5041)和右矫正块(5042)，所述左矫正块(5041)与右矫正块(5042)之间留有竖直的间隙并形成矫正轨道(5043)，伸展至所述卷曲轴(502)右下侧的卷曲杆(501)穿过矫正轨道(5043)并与立杆(4)顶端固定连接，所述矫正轨道(5043)用于将卷曲杆(501)矫正变直。

7.根据权利要求2所述的一种用于深水环境连续贯入的微型静力触探测试系统，其特征在于：所述静力触探探头(3)为孔压探头，用于测试连续贯入待测土层过程中的尖端阻力、侧壁摩擦阻力和孔隙水压力，所述数据收集单元包括数据采集仪(801)和移动终端(802)，所述孔压探头和测斜传感器(6)均与数据采集仪(801)通讯连接，所述数据采集仪(801)用于采集孔压探头连续贯入待测土层过程中所测得的尖端阻力、侧壁摩擦阻力和孔隙水压力数据并传输至移动终端(802)，所述数据采集仪(801)还用于采集测斜传感器(6)监测到的倾斜度数据，并用于将采集的倾斜度数据传输至移动终端(802)。

8.根据权利要求3所述的一种用于深水环境连续贯入的微型静力触探测试系统，其特征在于：所述支撑框架(1)顶端固定有用于吊装的吊耳(9)；所述左驱动轴(7011)和左驱动辊(7012)均为两个，两个所述左驱动轴(7011)从上到下并排设置于立板(2)前侧面处，每个所述左驱动辊(7012)套设固定于其中一个左驱动轴(7011)上，两个所述左驱动辊(7012)之间的左牵引链条(7015)竖直布置，所述左固定轴(7013)和左从动辊(7014)均为两个，所述左牵引链条(7015)呈等腰梯形状。

9.一种深水水下待测土层的微型静力触探测试方法，采用如权利要求2-8任一项所述的用于深水环境连续贯入的微型静力触探测试系统进行测试，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将所述支撑框架(1)吊装至深水水下的待测土层表面上，通过控制所述驱动部件以驱动立杆(4)沿立板(2)向下运动，所述静力触探探头(3)随同立杆(4)向下连续贯入待测土层内，同时所述卷曲杆(501)在立杆(4)带动下向下运动，并随所述卷曲轴(502)转动而伸展至卷曲轴(502)下侧，不断由盘绕状态转变为拉直状态；

S2、所述静力触探探头(3)在连续贯入待测土层内的过程中，测试不同深度处的相应数据并传输至所述数据收集单元，同时所述测斜传感器(6)监测深水水下环境下立板(2)的倾斜度并传输至数据收集单元。

10.根据权利要求9所述的一种深水水下待测土层的微型静力触探测试方法，其特征在于，

步骤S1之前还包括以下步骤：在将所述静力触探探头(3)顶端与立杆(4)底端连接之前，先对所述静力触探探头(3)进行标定，标定之后再将所述静力触探探头(3)顶端与立杆(4)底端连接；

步骤S2之后还包括以下步骤：

步骤S3：测试完毕后，通过控制所述驱动部件以驱动立杆(4)沿立板(2)向上运动，所述静力触探探头(3)随同立杆(4)向上连续拔出待测土层，同时所述卷曲杆(501)向上运动并随卷曲轴(502)转动而盘绕至卷曲轴(502)上，不断由拉直状态转变为盘绕状态，所述卷曲杆(501)回收完毕后，将所述支撑框架(1)从深水水下的待测土层表面上吊装回收至地面上；

步骤S4：重新标定所述静力触探探头(3)，并准备开始下一个地点的测试。