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方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。力触探测试系统的测试准确度。力触探测试系统的测试准确度。

【技术实现步骤摘要】
用于深水环境连续贯入的微型静力触探测试系统及方法


[0001]本专利技术属于海洋岩土工程和地质勘测
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]鉴于上述现有技术的缺陷，本专利技术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。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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：
[0015]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；
[0016]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。
[0017]进一步地，
[0018]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；
[0019]步骤S2之后还包括以下步骤：
[0020]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；
[0021]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。
[0022]相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0023]本专利技术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，卷曲杆盘绕在卷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁斌，陈波，张雄，秦通山，唐勤，邱伟，段浩杰，秘向丽，徐柏龙，
申请(专利权)人：上海勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
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