一种测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪制造技术

本发明专利技术属于岩土工程软土测试技术领域，具体涉及一种测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪，包括T型触探、土工箱和移动装置，土工箱内部设有用于盛放土样的开口槽，移动装置用于调节T型触探在土工箱中的位置；所述T型触探包括T型探头、复合缆绳、大扭矩拉线位移传感器、水平仪、孔隙水压力计、载荷传感器A、载荷传感器B、载荷传感器C、主动卷线器和触探薄板。本发明专利技术使用直径相对较小的复合缆绳代替探杆，避免了探杆粗细对测量的影响，并且通过计算机控制高精密仪器，增加了测量的准确率；在测量不排水抗剪强度的同时还能测量软土的孔隙水压力。的孔隙水压力。的孔隙水压力。

【技术实现步骤摘要】
一种测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪


[0001]本专利技术属于岩土工程软土测试
，具体涉及一种测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪。

技术介绍

[0002]随着海洋工程发展的需要，针对海洋基础的应用研究也在逐年增长。中国沿海地区软土类地基偏多，中国科研机构在室内试验研究海洋基础所制备的模型土一般以海洋软土为主，海洋软土的不排水抗剪强度是研究海洋基础承载力与稳定性的至关重要的参数之一。测量海洋软土不排水抗剪强度的主要手段包括圆锥静力触探、T型触探和球型触探。其中T型触探最早由Randolph提出，在测量软土的原状和重塑不排水抗剪强度具有高度的可靠性，并且凭借低廉的成本和高效的测量特点在软土强度测量领域中得到了广泛的运用。
[0003]T型触探是指利用压力装置将T型探头压入软土，软土在T型触探周围产生类流体围绕T型探头产生摩擦阻力，基于全流理论塑性理论可由摩擦阻力估算得出软土的不排水抗剪强度，如公式(1)所示：
[0004][0005]式中，q
T
‑
bar
是T型探头测得的贯入阻力，N
T
‑
bar
是T型探头的阻力系数。其中q
T
‑
bar
可以通过孔隙水压(u0)和上覆土重(σ
v0
)进行修正，如公式(2)所示：
[0006][0007]式中,q
t
是实测锥尖阻力，α是静面积比，A
s
是探杆截面积，A
p
是T型触探的贯入方向投影面积。静面积比α本是针对圆锥静力触探提出的概念，Lunne建议静面积比α针对T型触探的取值可在0.6到1.0之间，但是尚未有确切的研究取值，造成了贯入阻力q
T
‑
bar
计算上的不确定性。基于塑性理论和T型触探与软土间的摩擦系数β，Randolph提出了T型探头的阻力系数N
T
‑
bar
的上限解及其线性拟合公式，如公式(3)所示：
[0008]N
T
‑
bar
＝9+3β
ꢀꢀ
(3)
[0009]T型探头的表面经过轻度磨砂处理，Low建议N
T
‑
bar
可在10.5。基于以上计算公式，影响不排水抗剪强度的不确定因素有孔隙水压u0、上覆土重σ
v0
、静面积比α和摩擦系数β。
[0010]为了更加准确的依据T型触探计算出软土的不排水抗剪强度N
T
‑
bar
，公开号为CN201901866U的专利文献公开了一种应用于深海海床特性测试的T型触探仪，公开号为CN205205800U的专利文献公开了一种质量轻、智能化的便携式全自动T型触探仪，公开号为CN211735334U的专利文献公开了数据处理更方便且便于携带的智能微型T型触探仪。但是，上述专利文献都仍然没有解决静面积比α和摩擦系数β对于计算不排水抗剪强度S
u
的不确定性问题。

技术实现思路

[0011]为了解决T型触探计算不排水抗剪强度S
u
的不确定性问题，本专利技术的目的在于提供一种测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪，通过复合缆绳代替探杆，极大减少了探杆对T型触探测量的不确定性。
[0012]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：
[0013]一种测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪，包括T型触探、土工箱和移动装置，所述土工箱内部设有用于盛放土样的开口槽，所述移动装置用于调节T型触探在土工箱中的位置；所述T型触探包括T型探头、复合缆绳、大扭矩拉线位移传感器、水平仪、孔隙水压力计、载荷传感器A、载荷传感器B、载荷传感器C、主动卷线器和触探薄板，所述孔隙水压力计置于T型探头内腔的上部，所述水平仪置于T型探头内腔的下部，所述T型探头上端通过一根复合缆绳与载荷传感器A、大扭矩拉线位移传感器相连，所述载荷传感器A置于大扭矩拉线位移传感器的下方，所述孔隙水压力计的数据线接入复合缆绳内部，并向上延伸至与外部计算机连接；所述主动卷线器引出有另一根复合缆绳，该复合缆绳依次经载荷传感器B、触探薄板、载荷传感器C与T型探头的下端相连。
[0014]进一步地，上述测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪中，所述复合缆绳能够在承受荷载的同时，实现内部走线传输信号。
[0015]进一步地，上述测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪中，所述载荷传感器A、载荷传感器B和载荷传感器C各自的两端设有连接复合缆绳的端口。
[0016]进一步地，上述测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪中，所述土工箱位于开口槽的内壁安装有用于为复合缆绳提供位移导向的定滑轮A和定滑轮B，所述定滑轮A和定滑轮B的水平位置高度相等。
[0017]进一步地，上述测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪中，所述定滑轮A位于T型探头和载荷传感器C之间，所述定滑轮B位于触探薄板和载荷传感器C之间。
[0018]进一步地，上述测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪中，所述触探薄板用于计算T型触探与软土的摩擦系数，通过公式β＝ΔF/(2A
板
)计算，其中ΔF为触探薄板上下载荷传感器差值，A
极
为触探薄板的表面面积。
[0019]进一步地，上述测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪中，所述移动装置包括套管、横架、滚轮、轨道和支撑墙，所述支撑墙共有两道且并排设置在土工箱的两侧，两道所述支撑墙的上端安装有轨道，所述横架的两端安装有能够沿对应轨道进行滚动的滚轮，所述横架的套设有能够自动滑动的套管，所述套管作为大扭矩拉线位移传感器的安装载体。
[0020]进一步地，上述测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪中，所述滚轮的自身安装有刹车器，使其运行到设定位置时可固定在原位。
[0021]进一步地，上述测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪中，具体使用方法的步骤如下：
[0022]S1、根据试验确定选点，使用移动装置中的滚轮和套管将T型触探移动到相应位置；
[0023]S2、将定滑轮A、定滑轮B安装在T型触探下方相应位置，并开启所有设备电源，将土样装入土工箱；
[0024]S3、启动主动卷线器，以设定的速度将T型探头1贯入软粘土中；通过大扭矩拉线位移传感器得知贯入深度，当T型探头贯入到所需深度后停止贯入，随后将T型探头缓缓升起离开土体；
[0025]S4、由于无杆化设计，不需考虑探杆截面积A
S
，载荷传感器C与载荷传感器A的差值为测得的q
t
即所需q
T
‑
bar
；载荷传感器C与载荷传感器B的差值即为摩擦阻力β；
[0026]S5、试验结束，记录数据并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪，其特征在于：包括T型触探、土工箱和移动装置，所述土工箱内部设有用于盛放土样的开口槽，所述移动装置用于调节T型触探在土工箱中的位置；所述T型触探包括T型探头、复合缆绳、大扭矩拉线位移传感器、水平仪、孔隙水压力计、载荷传感器A、载荷传感器B、载荷传感器C、主动卷线器和触探薄板，所述孔隙水压力计置于T型探头内腔的上部，所述水平仪置于T型探头内腔的下部，所述T型探头上端通过一根复合缆绳与载荷传感器A、大扭矩拉线位移传感器相连，所述载荷传感器A置于大扭矩拉线位移传感器的下方，所述孔隙水压力计的数据线接入复合缆绳内部，并向上延伸至与外部计算机连接；所述主动卷线器引出有另一根复合缆绳，该复合缆绳依次经载荷传感器B、触探薄板、载荷传感器C与T型探头的下端相连。2.根据权利要求1所述的测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪，其特征在于：所述复合缆绳能够在承受荷载的同时，实现内部走线传输信号。3.根据权利要求2所述的测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪，其特征在于：所述载荷传感器A、载荷传感器B和载荷传感器C各自的两端设有连接复合缆绳的端口。4.根据权利要求1所述的测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪，其特征在于：所述土工箱位于开口槽的底部安装有用于为复合缆绳提供位移导向的横向空心管、定滑轮A和定滑轮B，所述定滑轮A和定滑轮B的水平位置高度相等。5.根据权利要求4所述的测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪，其特征在于：所述定滑轮A位于T型探头和载荷传感器C之间，所述定滑轮B位于触探薄板和载荷传感器C之间。6.根据权利要求5所述的测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪，其特征在于：所述触探薄板用于计算T型触探与软土的摩擦系数，通过公式β＝ΔF/(2A
板
)计算，其中ΔF为触探薄板上下载荷传感器差值，A
板...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄蕴晗，黄鸿璋，陈丽，王佩佩，朱建国，宗钟凌，宋明志，曹宇，
申请(专利权)人：江苏省海洋资源开发研究院连云港江苏乐普科技有限公司，
类型：发明
国别省市：