[发明专利]一种有缆探杆自动接杆系统及静力触探试验方法

说明书

本发明提供一种有缆探杆自动接杆系统，包括静力触探探头、有缆探杆、正多边形筒状绞盘、绞盘滚轴丝杆、支架、液压马达、接杆折杆转换器、数据采集器。有缆探杆由多个探杆单元依次铰链连接而成，有缆探杆可以一定倾斜角盘绕在正多边形筒状绞盘上。绞盘滚轴丝杆由支架支撑并由液压马达驱动，液压马达在带动正多边形筒状绞盘转动的同时，绞盘滚轴丝杆驱动正多边形筒状绞盘沿绞盘滚轴丝杆轴向运动，保证正多边形筒状绞盘在转动过程中有缆探杆在固定位置上通过接杆折杆转换器。静力触探探头通过数据采集电缆与数据采集器连接。本发明具有性能稳定、操作简便、系统成本低的优点，可大幅度提高水下岩土工程原位测试速度，降低水下原位测试的试验成本。

技术领域

本发明涉及岩土工程原位测试技术领域，具体是一种有缆探杆自动接杆系统及静力触探试验方法。

背景技术

随着海上风能利用、潮汐能开发、油气资源开发等海洋资源开发工程的大规模建设，为保证海上构筑物的安全稳定，必须确定海上构筑物地基—海洋土的工程性质。同时，在江河湖泊等涉水工程中，大量的涉水建筑物、水底隧道工程建设也必须进行水下勘察以掌握江河湖底土层的工程性质。水下地基土的工程性质测试是土力学的难点问题。经长期的岩土工程实践，原位测试技术成为了水下岩土工程勘察与地基评价中的重要手段之一，尤其是水下静力触探试验技术得到广泛应用。

静力触探试验Static Cone Penetration Test，简称CPT是岩土工程勘察中常用的测试方法，是利用准静力以恒定的贯入速度将一定规格和形状的圆锥探头通过一系列探杆压入土中，同时测记贯入过程中探头所受到的阻力，根据测得的贯入阻力大小来间接判断土的物理力学性质并进行分层的现场试验方法。陆上静力触探试验相对比较简单，也比较成熟。但水下静力触探试验非常复杂。水下静力触探设备主要由以荷兰为代表的欧美少数几个国家制造。该类设备有个共同特点：水下工作平台非常笨重，往往以水下工作平台自重作为反力系统，在船上进行投放时，对船上起重设备要求高；在设备投放安装及探杆贯入地基过程中，在船上进行人工接杆，为防止地基表面以上探杆在自重、水流、潮汐和海浪作用下生折断，往往在水下工作平台上搭建高度与水深相同的探杆支承塔，是一件费工费时又非常危险的工作。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种有缆探杆自动接杆系统及静力触探试验方法，可以实现水下静力触探试验过程中有缆探杆的自动接杆，该系统具有性能稳定、操作简便、系统成本低的优点，可大幅度提高水下岩土工程原位测试速度，降低水下原位测试的试验成本。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种有缆探杆自动接杆系统，包括静力触探探头、有缆探杆、正多边形筒状绞盘、绞盘滚轴丝杆、支架、液压马达、接杆折杆转换器、数据采集器，有缆探杆由多个探杆单元依次铰链连接而成，有缆探杆可以一定倾斜角盘绕在正多边形筒状绞盘上，静力触探探头与有缆探杆的首端连接，正多边形筒状绞盘穿设绞盘滚轴丝杆上，绞盘滚轴丝杆由支架支撑并由液压马达驱动，液压马达在带动正多边形筒状绞盘转动的同时，绞盘滚轴丝杆驱动正多边形筒状绞盘沿绞盘滚轴丝杆轴向运动，保证正多边形筒状绞盘在转动过程中有缆探杆在固定位置上通过接杆折杆转换器，静力触探探头与数据采集电缆的一端连接，数据采集电缆的另一端穿过有缆探杆后与数据采集器连接，接杆折杆转换器用于在有缆探杆下行时将上下两节探杆单元依次接杆，上行时将上下两节探杆单元依次转折。

上述技术方案中，每个探杆单元的长度与正多边形筒状绞盘的边长相同或接近。

上述技术方案中，探杆单元中贯穿设有穿孔，用于穿入数据采集电缆。

上述技术方案中，有缆探杆的相邻探杆单元的铰接部设有滑移套筒、上限位平台、下限位平台，上限位平台和下限位平台分别为滑移套筒上下滑动的界限，其中上限位平台位于相邻探杆单元的铰接部的上端，下限位平台位于相邻探杆单元的铰接部的下端。