【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及了一种海底土体的测量装置和方法，尤其是涉及了一种海底土体剪切应力测量装置和方法。
技术介绍
1、海洋开发已步入深地时代，迫切需要获取深层土体的力学性质，剪切应力作为重要的土体力学参数，现有的测量装置——十字剪切仪，在土体中的贯入深度有限，对于土体深部无法进行剪切应力测量。
技术实现思路
1、为了解决
技术介绍
中存在的问题，为了实现海底土体深部的剪切应力测量，本专利技术提出了一种海底土体剪切应力测量装置。
2、本专利技术采用的技术方案是：
3、一、一种海底土体剪切应力测量装置：
4、包括主要由锥头、轴承固定套筒、测量线圈固定和保护套筒、第一变径转接头、电动机固定套筒、第二变径转接头、电路板存放舱筒组成的外壳以及外壳内的轴杆、行星齿轮传动结构、电动机、测量线圈和防水轴承；
5、外壳主要由从前端到后端同轴依次布置的锥头、轴承固定套筒、测量线圈固定和保护套筒、第一变径转接头、电动机固定套筒、第二变径转接头和电路板存放舱筒构成，锥头、轴承固定套筒之间设置有剪板筒，剪板筒外周设置有鱼鳍形剪板，剪板筒和轴杆同轴固接；
6、轴杆前端通过防水轴承穿设过轴承固定套筒后和剪板筒同轴固接；电动机固定套筒内安装有用于施加转动力矩的电动机，电动机的输出轴朝向前端经联轴器、行星齿轮传动结构后和轴杆后端同轴连接；轴承固定套筒内的轴杆外绕制有两个测量线圈。
7、所述锥头前部为60°锥尖表面。
8、所述的两个测量线圈保持固
9、所述轴杆采用坡莫合金轴杆。
10、所述的鱼鳍形剪板主要由四片在外周沿周向间隔布置布置的鱼鳍形板叶组成，鱼鳍形板叶平行于轴杆轴向，鱼鳍形板叶上下侧薄、中间厚。
11、二、一种海底土体剪切应力测量方法：
12、上半部分板叶绕圆心在土体中形成的剪切破坏面可近似看作圆台的侧面，通过外部力将所述海底土体剪切应力测量装置贯入至海底的土体中，在到达待测深度后，电动机的驱动带动轴杆及其上的鱼鳍形剪板旋转以6-12转/分一定转速在海底的土体中做剪切运动旋转；
13、经过扭矩传感器检测获得感应电压u2的有效值u2后，再结合预先实验拟合获得的已知的感应电压的有效值u2与扭矩m之间的关系曲线获得扭矩m，进而再按照以下公式处理获得海底土体的剪切应力：
14、τ＝kf·m
15、
16、其中，τ表示海底土体的剪切应力，kf表示剪切系数，rm为鱼鳍形板叶的上半板叶绕圆心在土体中形成的剪切破坏面的圆台下底面半径，r为鱼鳍形板叶的上半板叶绕圆心在土体中形成的剪切破坏面的圆台上底面的半径，l为鱼鳍形板叶的上半板叶绕圆心在土体中形成的剪切破坏面的圆台母线。
17、不同直径的轴杆具有不同的感应电压的有效值u2与扭矩m之间的关系曲线。
18、实际的正弦的激励电压u1为一条随时间变化的正弦电压曲线，使得接受的感应电压u2为一条随时间变化的正弦电压曲线，有效值u2是指电压曲线中的幅值峰值除以根号2的结果。
19、方法中还施加到正弦的激励电压u1作为激励线圈的一个测量线圈上，使得激发出交变磁场，鱼鳍形剪板受海底的土体中剪切运动的扭矩传递到轴杆上进而带动轴杆在交变磁场下旋转，在轴杆旋转的过程中，经轴杆穿过感应线圈，由作为感应线圈的另一个测量线圈感应接收获得感应电压u2，再处理获得感应电压u2的有效值u2。
20、本专利技术的有益效果是：
21、本专利技术是通过“鱼鳍形剪板+基于逆磁致伸缩效应的力矩测量”，实现了海底土体深部剪切应力测量。
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1.一种海底土体剪切应力测量装置，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种海底土体剪切应力测量装置，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种海底土体剪切应力测量装置，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种海底土体剪切应力测量装置，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的一种海底土体剪切应力测量装置，其特征在于：
6.应用于权利要求1-5任一所述装置的一种海底土体剪切应力测量方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的一种海底土体剪切应力测量装置，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种海底土体剪切应力测量装置，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种海底土体剪切应力测量装置，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种海底土体剪切应力测量装置，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种海底土体剪切应力测量装...
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