本发明专利技术公开了一种自由下落式触探模拟装置及方法，其属于海洋地质探测技术领域，自由下落式触探模拟装置包括：固结仓，包括外壳和内壳，内壳用于盛放试样，内壳与外壳之间形成水腔；导向管，一端与内壳固定连接且连通内壳的内部，另一端伸出外壳之外；压力补偿组件，能够通过导向管向内壳内的试样施加竖向压力；触探组件，包括探杆和探头，探杆正对导向管设置，探头能够贯入试样中。自由下落式触探模拟方法采用上述的自由下落式触探模拟装置，通过压力补偿组件能够补偿由于导向管与外界连通导致的试样顶部缺少压力的情况，使得模拟工况更接近实际工况，获得的参数更精确。获得的参数更精确。获得的参数更精确。
【技术实现步骤摘要】
一种自由下落式触探模拟装置及方法
[0001]本专利技术涉及海洋地质探测
，尤其涉及一种自由下落式触探模拟装置及方法。
技术介绍
[0002]静力触探是获得土体物理力学性质的最为理想原位测试方法之一，在确定地基承载力、不排水抗剪强度等方面得到广泛应用。近年来，在陆地静力触探技术基础之上，国内外相继研发了海上静力触探测试装备，并得到应用。由于海上静力触探对测试装备、搭载船只等要求较高，限制了其进一步广泛应用，轻巧灵便的自由下落式触探测试技术应运而生。
[0003]自由下落式触探的工作原理是贯入装置在一定高度释放，其依靠自身重力以一定速度插入沉积物中，在沉积物阻力作用下，贯入装置速度逐渐降低直至为零。通过贯入过程中获得的加速度、锥尖阻力、侧摩阻力及孔隙水压力等数据，获取海底浅层沉积物强度参数。
[0004]在现场进行测试相对于室内试验不仅费时费力，而且成本较高，因此，研究高精度的室内试验，以积累相关数据，成为迫切需要解决的问题。现有技术中在进行动力贯入试验时，由于探杆需要贯入试样，试样的顶部需要与外界接触，导致试样的部分面积缺少压力，不能真实模拟实际工况。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种自由下落式触探模拟装置及方法，以更精确地模拟实际工况。
[0006]如上构思，本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]一种自由下落式触探模拟装置，包括：
[0008]底座；
[0009]固结仓，设置于所述底座上，所述固结仓包括外壳和位于所述外壳内的内壳，所述内壳用于盛放试样，所述内壳与所述外壳之间形成水腔；
[0010]导向管，一端与所述内壳固定连接且连通所述内壳的内部，另一端伸出所述外壳之外；
[0011]压力补偿组件，设置于所述固结仓的上方，能够通过所述导向管向所述内壳内的试样施加竖向压力；
[0012]调节支架，设置于所述底座上，包括第一支撑架和与所述第一支撑架连接的导轨，所述第一支撑架的高度可调节，所述导轨在竖直平面内的角度可调节；
[0013]触探组件，与所述导轨滑动连接且通过锁紧件锁紧，所述触探组件包括探杆和探头，所述探杆正对所述导向管设置，所述探头能够贯入所述试样中。
[0014]其中，所述内壳包括上盖、下盖以及设置于所述上盖与所述下盖之间的柔性隔水膜，所述导向管的下端与所述上盖固定连接。
[0015]其中，所述外壳包括顶盖、底盖以及设置于所述顶盖与所述底盖之间的侧壁，所述顶盖上设置有与所述水腔相连通的进气孔和进水孔，所述侧壁的底部设置有与所述水腔相连通的排水孔。
[0016]其中，所述顶盖上开设有安装孔，所述导向管穿设于所述安装孔中且所述导向管能够与所述顶盖锁紧固定。
[0017]其中，所述压力补偿组件包括第二支撑架、气缸和转接板，所述第二支撑架与所述底座连接，所述气缸设置于所述第二支撑架上，所述气缸的输出端与转接板固定连接，所述转接板与所述导向管固定连接。
[0018]其中，所述气缸设置有至少两个，至少两个所述气缸绕所述外壳的周向均匀间隔设置，每个所述气缸的输出端均与所述转接板连接。
[0019]其中，所述第一支撑架包括固定架和移动架，所述固定架与所述底座固定连接，所述固定架上沿竖直方向开设有多个第一螺纹孔，所述移动架上开设有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔与所述第一螺纹孔之间能够通过螺栓连接。
[0020]其中，所述导轨与所述移动架之间通过调节机构连接，所述调节机构包括沿竖直方向间隔设置的两组调节组件，所述调节组件包括：
[0021]支撑杆，与所述移动架固定连接；
[0022]螺杆，穿设于所述支撑杆且与所述支撑杆螺接；
[0023]转接块，与所述导轨固定连接，所述转接块上设置有容置槽，所述螺杆的一端插入所述容置槽内。
[0024]其中，所述探杆远离所述探头的一端设置有连接块，所述连接块与所述导轨滑动连接且能够通过锁紧销固定，所述连接块上设置有配重块。
[0025]一种自由下落式触探模拟方法，采用上述的自由下落式触探模拟装置，包括：
[0026]在内壳中盛放试样，在水腔中充水，并对试样进行真空饱和处理；
[0027]通过压力补偿组件向内壳内的试样施加竖向压力；
[0028]调节第一支撑架的高度使得触探组件位于设定高度处，调节导轨在竖直平面内的角度使得探杆沿竖直方向设置；
[0029]拆卸锁紧件，以释放触探组件，探杆在重力作用下竖直向下移动进入导向管，探头贯入固结仓的试样中以获得力学参数。
[0030]本专利技术的有益效果：
[0031]本专利技术提出的自由下落式触探模拟装置，通过压力补偿组件向内壳内的试样施加竖向压力，能够补偿由于导向管与外界连通导致的试样顶部缺少压力的情况，使得模拟工况更接近实际工况，获得的参数更精确。通过控制水腔中水的压力和压力补偿组件施加的竖向力，能够模拟各种工况的真实地层下土的应力状态。导轨在竖直平面内的角度可调节，以使得探杆保持在竖直方向，第一支撑架的高度可调节，便于改变触探组件的贯入速度，能够模拟多种工况。
附图说明
[0032]图1是本专利技术实施例提供的自由下落式触探模拟装置的示意图；
[0033]图2是本专利技术实施例提供的自由下落式触探模拟装置的部分结构示意图一；
[0034]图3是本专利技术实施例提供的自由下落式触探模拟装置的部分结构示意图二。
[0035]图中：
[0036]1、底座；
[0037]21、外壳；211、顶盖；212、底盖；213、侧壁；
[0038]22、内壳；221、上盖；222、下盖；223、柔性隔水膜；
[0039]23、水腔；
[0040]3、导向管；
[0041]4、触探组件；41、探杆；42、探头；43、配重块；
[0042]5、压力补偿组件；51、第二支撑架；511、纵梁；512、横梁；52、气缸；53、转接板；
[0043]61、第一支撑架；611、固定架；612、移动架；
[0044]62、导轨；
[0045]63、调节组件；631、支撑杆；632、螺杆；633、转接块；
[0046]7、连接块；
[0047]8、限位块。
具体实施方式
[0048]下面详细描述本专利技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0049]在本专利技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自由下落式触探模拟装置，其特征在于，包括：底座(1)；固结仓，设置于所述底座(1)上，所述固结仓包括外壳(21)和位于所述外壳(21)内的内壳(22)，所述内壳(22)用于盛放试样，所述内壳(22)与所述外壳(21)之间形成水腔(23)；导向管(3)，一端与所述内壳(22)固定连接且连通所述内壳(22)的内部，另一端伸出所述外壳(21)之外；压力补偿组件(5)，设置于所述固结仓的上方，能够通过所述导向管(3)向所述内壳(22)内的试样施加竖向压力；调节支架，设置于所述底座(1)上，包括第一支撑架(61)和与所述第一支撑架(61)连接的导轨(62)，所述第一支撑架(61)的高度可调节，所述导轨(62)在竖直平面内的角度可调节；触探组件(4)，与所述导轨(62)滑动连接且通过锁紧件锁紧，所述触探组件(4)包括探杆(41)和探头(42)，所述探杆(41)正对所述导向管(3)设置，所述探头(42)能够贯入所述试样中。2.根据权利要求1所述的自由下落式触探模拟装置，其特征在于，所述内壳(22)包括上盖(221)、下盖(222)以及设置于所述上盖(221)与所述下盖(222)之间的柔性隔水膜(223)，所述导向管(3)的下端与所述上盖(221)固定连接。3.根据权利要求2所述的自由下落式触探模拟装置，其特征在于，所述外壳(21)包括顶盖(211)、底盖(212)以及设置于所述顶盖(211)与所述底盖(212)之间的侧壁(213)，所述顶盖(211)上设置有与所述水腔(23)相连通的进气孔和进水孔，所述侧壁(213)的底部设置有与所述水腔(23)相连通的排水孔。4.根据权利要求3所述的自由下落式触探模拟装置，其特征在于，所述顶盖(211)上开设有安装孔，所述导向管(3)穿设于所述安装孔中且所述导向管(3)能够与所述顶盖(211)锁紧固定。5.根据权利要求1所述的自由下落式触探模拟装置，其特征在于，所述压力补偿组件(5)包括第二支撑架(51)、气缸(52)和转接板(53)，所述第二支撑架(51)与所述底座(1)连接，所述气缸(52)设置于所述第二支撑架(51)上，所述气缸(52)的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张民生，申志聪，王秀海，李泽宇，张泽宇，马海鹏，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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