一种补偿式触探探头和应用其的海洋静力触探设备制造技术

本发明专利技术涉及一种补偿式触探探头和应用其的海洋静力触探设备，包括：外壳，其构造为两端开口的壳体；传力组件，设置于外壳的底端内且密封外壳底端的开口，传力组件包括：传力柱，包括伸出外壳之外的受力部和位于外壳之内的传力部，传力部的内部形成中空的容置腔，受力部设置有与容置腔连通的若干个进水孔；传感器，设置于外壳内并与传力组件连接，传感器包括孔压传感器和锥尖传感器；以及，油囊，设置于外壳顶端的内部，油囊的内腔与外壳的内腔连通并形成用于硅油流动的通道，油囊的外周壁与外壳顶端的开口形成密封连接，外壳上设有与油囊的侧壁对应且连通的若干个通孔，通孔的数量与进水孔相同。本发明专利技术的补偿式触探探头能够提高测量结果的精确度。结果的精确度。结果的精确度。

【技术实现步骤摘要】
一种补偿式触探探头和应用其的海洋静力触探设备


[0001]本专利技术属于海洋静力触探
，具体涉及一种补偿式触探探头和应用其的海洋静力触探设备。

技术介绍

[0002]静力触探是一种原位测试手段，也是一种勘探手段，它和常规的钻探
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取样
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室内试验等勘探程序相比，具有快速、精确、经济和节省人力等优点，可以满足广大沿海地区的工程勘察需求。
[0003]静力触探的基本原理是用准静力(相对动力触探而言，没有或很少冲击荷载)将一个内部装有传感器的触探头以匀速压入土中，由于地层中各种土的软硬不同，探头所受的阻力也不同，传感器将这种大小不同的贯入阻力通过电信号输入到记录仪表中记录下来，再通过贯入阻力与土的工程地质特征之间的定性关系和统计相关关系，来实现取得土层剖面、提供浅基承载力、选择桩端持力层和预估单桩承载力等工程地质勘察目的。
[0004]海洋静力触探探头用于测试沉积物内部的锥尖阻力、侧摩阻力及孔隙水压力等。目前，静力触探探头的锥尖通过单端受力方式来测试土和水的总应力，由于海水压力随水深增加而不断提高，采用这种结构的探头的量程往往要考虑海水压力的影响。当水深超过1000m时，探头受到的静水压力较大，探头的量程需要比实际测试土体强度高许多，从而导致探头的分辨率降低；对于深海浅层沉积物，其强度范围在10kPa
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200kPa范围内，但由于水深较大，探头量程要达到兆帕级。同时由于海水压力的存在，孔隙水压力也需要在静水压力的基础上得到超静水压力，这显然降低了相对测量精度。
[0005]现有技术中的压力补偿式触探探头，包括外壳、传力组件、传感器和油囊，外壳为两端开口的壳体，传力组件位于外壳的一端且密封外壳的开口，传感器位于外壳内并与传力组件连接；油囊设置于外壳的另一端，油囊的内腔与外壳的内腔连通并形成用于硅油流动的通道。申请人在应用和试验时发现：该探头由于外壳的上端具有开口结构，且静力触探测试为匀速运动，因此，开口结构处会由于抽吸的作用形成一定负压，即作用于油囊处的压力并不等于外部实际压力，且外壳上端的开口结构与测压的进水孔大小不同、位置不同，压力不能真实的补偿进水孔静水压力。此外，由于探头不同位置和结构与岩土摩擦产生热量不同，对水温进一步有影响，因此也不能很好的温度补偿。从而导致现有技术中的压力补偿式触探探头补偿效果较差，导致无法适应水下静力触探测量结果的精确。

技术实现思路

[0006]为了解决上述全部或部分问题，本专利技术目的在于提供一种补偿式触探探头，以提高测量结果的精确度。
[0007]根据本申请的第一方面，本申请提供了一种补偿式触探探头，包括：外壳，其构造为两端开口的壳体；传力组件，其设置于外壳的底端内且密封外壳底端的开口，传力组件包括：传力柱，其包括伸出外壳之外的受力部和位于外壳之内的传力部，传力部的内部形成中
空的容置腔，受力部设置有与容置腔连通的若干个进水孔；传感器，其设置于外壳内并与传力组件连接，传感器包括孔压传感器和锥尖传感器，孔压传感器和锥尖传感器均包括应变桥式压力补偿结构；以及，油囊，其设置于外壳顶端的内部，油囊的内腔与外壳的内腔连通并形成用于硅油流动的通道，油囊的外周壁与外壳顶端的开口形成密封连接，同时，外壳上设有与油囊的侧壁对应且连通的若干个通孔，通孔的数量与进水孔相同。
[0008]在一些实施例中，通孔的大小与进水孔相同。
[0009]在一些实施例中，通孔的位置与进水孔上下对应。
[0010]在一些实施例中，油囊的外周壁密封套设有密封塞，密封塞与外壳的开口的内壁密封连接。
[0011]在一些实施例中，锥尖传感器包括中空的柱体，柱体上沿周向均匀间隔开设有四个U型通槽，相邻U型通槽之间形成测量片，U型通槽的内侧的部分形成补偿片，补偿片与测量片沿周向的宽度相等。
[0012]在一些实施例中，补偿片与测量片上均设置有应变片，相互对称的两个应变片串联构成应变桥电路，补偿片、测量片和应变桥电路构成应变桥式压力补偿结构。
[0013]在一些实施例中，传力组件还包括：透水石，其套设于受力部并覆盖进水孔的进口；膜片，其位于容置腔内并覆盖进水孔的出口，孔压传感器位于容置腔内并与膜片抵接；以及，锥尖，其位于外壳的端部并与受力部连接，锥尖传感器与传力部连接。
[0014]在一些实施例中，受力部的表面套设有橡胶垫片，橡胶垫片位于透水石和锥尖之间。
[0015]在一些实施例中，外壳包括相互连接的基座与套筒，基座内设置有第一腔室，套筒内设置有第二腔室，基座上开设有连通第一腔室与第二腔室的连通孔，油囊位于第一腔室内，油囊包括油封柱和橡胶皮套，油封柱连接于连通孔的端部，橡胶皮套套设于油封柱的外周面上，油封柱的中心孔连通连通孔，油封柱位于橡胶皮套内部的外周面上设置有连通中心孔的流通孔。
[0016]根据本申请的第二方面，还提供了一种海洋静力触探设备，包括上述的补偿式触探探头。
[0017]由上述技术方案可知，本专利技术提供的补偿式触探探头将外壳顶端的开口与油囊密封，同时，外壳上设有与油囊的侧壁对应且连通的若干个通孔，以使得外部实际压力直接通过通孔作用于油囊上。这样，能够直接减少外壳的上端开口产生的负压问题，从而使得作用于油囊处的压力接近于外部实际压力，进而使得本专利技术实施例的补偿式触探探头测量结果更为精确。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例的补偿式触探探头的结构剖视示意图；
[0019]图2为本专利技术实施例的油囊的结构示意图；
[0020]图3为本专利技术实施例的锥尖传感器的结构示意图；
[0021]图4为本专利技术实施例的补偿式触探探头的部分结构示意图。
具体实施方式
[0022]为了更好的了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术的一种补偿式触探探头做进一步详细的描述。
[0023]图1为本专利技术实施例的补偿式触探探头的结构剖视示意图。如图1所示，该补偿式触探探头，包括：外壳1，其构造为两端开口的壳体；传力组件2，其设置于外壳1的底端内且密封外壳1底端的开口，传力组件2包括：传力柱21，其包括伸出外壳1之外的受力部和位于外壳1之内的传力部，传力部的内部形成中空的容置腔，受力部设置有与容置腔连通的若干个进水孔211；传感器3，其设置于外壳1内并与传力组件2连接，传感器3包括孔压传感器313和锥尖传感器323，孔压传感器313和锥尖传感器323均包括应变桥式压力补偿结构；以及，油囊4，其设置于外壳1顶端的内部，油囊4的内腔与外壳1的内腔连通并形成用于硅油流动的通道，油囊4的外周壁与外壳1顶端的开口形成密封连接，同时，外壳1上设有与油囊4的侧壁对应且连通的若干个通孔60，通孔60的数量与进水孔211相同。
[0024]在一些实施例中，通孔60的大小与进水孔211可相同。
[0025]在一些实施例中，通孔60的位置与进水孔211可上下对应。
[0026]在一些实施例中，油囊4的外周壁可密封套设有密封塞70本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种补偿式触探探头，其特征在于，包括：外壳，其构造为两端开口的壳体；传力组件，其设置于所述外壳的底端内且密封所述外壳底端的开口，所述传力组件包括：传力柱，其包括伸出所述外壳之外的受力部和位于所述外壳之内的传力部，所述传力部的内部形成中空的容置腔，所述受力部设置有与所述容置腔连通的若干个进水孔；传感器，其设置于所述外壳内并与所述传力组件连接，所述传感器包括孔压传感器和锥尖传感器，所述孔压传感器和所述锥尖传感器均包括应变桥式压力补偿结构；以及，油囊，其设置于所述外壳顶端的内部，所述油囊的内腔与所述外壳的内腔连通并形成用于硅油流动的通道，所述油囊的外周壁与所述外壳顶端的开口形成密封连接，同时，所述外壳上设有与所述油囊的侧壁对应且连通的若干个通孔，所述通孔的数量与所述进水孔相同。2.根据权利要求1所述的补偿式触探探头，其特征在于，所述通孔的大小与所述进水孔相同。3.根据权利要求2所述的补偿式触探探头，其特征在于，所述通孔的位置与所述进水孔上下对应。4.根据权利要求3所述的补偿式触探探头，其特征在于，所述油囊的外周壁密封套设有密封塞，所述密封塞与所述外壳的开口的内壁密封连接。5.根据权利要求4所述的补偿式触探探头，其特征在于，所述锥尖传感器包括中空的柱体，所述柱体上沿周向均匀间隔开设有四个U型通槽，相邻所述U型通槽之间形成测量片，所述U型通槽的内侧的部分形成补偿片，所述补偿片与所述测量片沿周向的宽度相等。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳秋，刘剑涛，刘双双，刘志鹏，闫庆勋，周松望，欧阳敏，刘拥军，邵帅，姚首龙，
申请(专利权)人：中海油田服务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：