[发明专利]原位量测裙板基础沉贯端阻力和摩阻力的方法

说明书

本发明申请是“一种原位量测裙板基础沉贯端阻力和摩阻力的装置及方法”的分案申请，申请号为2013102194384，申请日为2013年6月4日。

技术领域

本发明涉及一种原位量测装置，更加具体地说，特别是涉及一种原位量测裙板基础沉贯过程所受端阻力和摩阻力的装置及方法，属于海洋、港口、岩土工程技术领域。

背景技术

浩瀚的大海，不仅蕴藏着丰富的矿产资源，更有真正意义上取之不尽、用之不竭的海洋能源。海洋能源多种多样，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐差能、海上风能等等，这些能源永远不会枯竭，也不会造成任何污染，是化石能源的理想替代者，因此海洋能源开发越来越受到世界各国的重视，但其同样也面临着诸多技术问题。在海洋环境下，基础不仅承受上部结构物的竖向自重荷载以外，而且还要承受波浪、暴风等引起的巨大水平荷载和弯矩，导致基础受荷偏心很大，因而传统的基础结构型式在海洋结构建设中失去了优势和适用性。裙板基础是一种适合海上结构的基础形式，它的基底下带有竖向增强板，具有抗倾覆能力强、适用于不良地基等诸多优势，具有广阔的应用前景。

裙板基础是一种带裙的板基础，包括宽浅式筒型基础、沉箱基础等多种形式，在复杂多变的海洋环境下顺利沉贯就位是一项非常关键的施工过程。国内外实际工程表明，部分裙板基础之所以失败，多数是因为沉放过程出现问题，沉放阻力估算不准确，因此非常有必要开展对裙板基础沉放阻力方面的研究。裙板基础沉贯过程需要克服的阻力主要包括端阻力和摩阻力，目前确定裙板基础沉贯阻力的主要方法是：在现场进行静力触探试验(CPT)，然后将CPT获得的锥尖贯入阻力等土质参数，通过国外规范中的一些经验公式转换得到裙板基础的沉贯阻力。由于CPT采用的是圆锥探头，其沉贯过程结构-土作用机理与筒裙贯入有所不同，并且该方法建立在国外工程经验的基础上，没有严格的理论支持，加之公式中的参数取值范围宽泛，大大限制了其在我国工程中的应用。

因此如何比较准确地确定裙板基础沉放阻力是保证其顺利沉放的前提。由于目前裙板基础在国内外的应用历史尚短，工程经验尚不丰富，缺乏专门的规范、规程，故亟需能够原位量测裙板基础端阻力和摩阻力的装置设备，以给裙板基础的设计和施工带来准确的沉贯阻力信息，保证裙板基础顺利安装就位。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，针对上述存在问题，提供一种可以原位量测裙板基础沉贯端阻力和摩阻力的装置及方法，解决裙板基础在沉贯过程中所受的侧摩阻力和端阻力的量测问题。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种原位量测裙板基础沉贯端阻力和摩阻力的装置，包括量测总沉贯阻力的第一压力传感器、摩擦块、裙板、量测侧摩阻力的第二压力传感器、第一连接螺栓、基座肋板、量测端阻力的第三压力传感器、第二连接螺栓、端头、滑块、滑槽。

其中：所述量测总沉贯阻力的第一压力传感器设置在裙板顶部，例如安装在裙板顶部的安装孔中，待装置由静压设备压入海洋土体过程中，量测总的静压贯入力。

在所述裙板的侧面嵌入摩擦块，所述摩擦块与裙板侧面之间设置有滑块，所述摩擦块的上方，与裙板固定相连设置有量测侧摩阻力的第二压力传感器。所述摩擦块与滑块的接触面涂抹润滑油，以减小二者之间的摩擦。当摩擦块受到土的摩阻力时，会向上移动，与压力传感器接触，压力传感器采集的总压力即为摩擦块受到的摩阻力。

所述裙板的侧面嵌入摩擦块后，与裙板在整体上侧面宽度一致。所述滑块选用半球状滑块或者球状滑块。

在所述裙板的末端通过第一连接螺栓与基座肋板固定连接，所述基座肋板的下方固定设置有量测端阻力的第三压力传感器；所述端头与裙板的末端通过第二连接螺栓相连，并设置在基座肋板的下方；所述第二连接螺栓一端与端头固定相连，另一端设置在位于裙板末端的滑槽中，这样一来，第二连接螺栓可在端头的作用下沿滑槽上下移动。装置下沉时，第二连接螺栓沿滑槽向上移动，所述端头与第三压力传感器接触，第三压力传感器量测端阻力；装置上提时，裙板向上移动。所述第二连接螺栓(螺栓8)为凹陷式螺栓，以保证裙板表面的平滑。

所述摩擦块的上方，与第二压力传感器之间设置有间隙，以便于摩擦块的上下运动；所述摩擦块的下方，与基座肋板之间设置有间隙，以便于摩擦块的上下运动；所述端头的上方，与第三压力传感器之间设置有间隙，以便于端头的上下运动。

所述第一压力传感器数量选择为1—4个，均匀分布在裙板的顶部；所述第二压力传感器数量选择2—4个，呈现均匀分布；所述第三压力传感器数量选择2—4个，呈现均匀分布。