[发明专利]一种滩浅海沉积物强度原位测试系统

说明书

本发明公开一种滩浅海沉积物强度原位测试系统，包括水上甲板单元和水下触探设备，所述水上甲板单元包括作业船及甲板监控平台，甲板监控平台用以实现对水下触探设备的状态监测与控制，并连接船载网络信号，接收GPS信号及多波速水深信号；水下触探设备用以实现对沉积物的强度测试，包括安装框架、贯入单元、控制舱、液压单元和数据采集单元。本方案利用作业船搭载测试设备，将水下触探设备搭载在特定结构的作业船上，水下动作及设备状态可实现远程监测与控制，通过采集水下触探设备的水下压力、探杆位移、姿态等数据，并将采集的数据传输至甲板监控平台，由甲板监控平台将分析处理后动作信号发送至控制舱实现对水下触探设备的实时控制，且对探杆升降控制时采用液压缸驱动滑轮组合的行程放大机构设计，触探深度可达20米，显著提高了滩浅海环境下沉积物强度检测作业的效率。

技术领域

本发明属于海洋地质勘探领域，具体涉及一种滩浅海沉积物强度原位测试系统。

背景技术

滩浅海主要指20米水深范围以浅的沿海滩涂、潮间带和浅海地带，滩浅海区域不仅是中国石油勘探开发的重要阵地，也是国家海防设施部署的战略营地，具有重要的科研、经济与军事价值，准确快速获取工作区域的强度尤为重要。

目前沉积物强度的测试通常是通过打钻获得样品进行室内测试来获得的，工作周期长，测试精度低。静力触探技术作为获取沉积物强度的有效手段，目前被广泛应用于陆地和海洋。但是，现有的水下静力触探设备涉及的仪器体积和重量较大，必须用大船进行装载，仅适用于深海的海底工程地质勘查，在滩浅海区域很少应用。

如授权公告号为【CN101838981B】发明专利公开一种水下岩土触探设备及水下岩土勘探方法，提出了一种可在不同尺度深水中进行岩土工程勘测的水下岩土静力触探设备以及采用该设备的水下岩土勘探方法，在一定程度上解决了海底强度原位测试时触探设备可移植性差的问题，但该方法涉及的仪器体积大，重量大，必须用大船进行装载，仅适用于深海的海底工程地质勘查；另外，授权公告号为【CN103144751B】的发明专利公开一种滩浅海沉积物强度原位测试系统及方法，可以实现滩浅海沉积物强度的原位测试，但其在具体工作时，是利用船在水中拖动原位测试设备，测试设备独立于船直接在水面上借助浮力生消装置工作，而且需要工作人员在装置上部控制探杆运行，安全性较差。

发明内容

本发明提出一种滩浅海沉积物强度原位测试系统，以实现在滩浅海区域高效、准确、安全的工作，从而获得滩浅海区域沉积物的强度，大大减少海洋工程勘察中钻孔的数量，提高工程勘察的质量与精度，经济效益明显，使海洋工程地质评价勘测周期也大为缩短。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种滩浅海沉积物强度原位测试系统，包括水上甲板单元和水下触探设备，所述水下触探设备通过同轴缆与水上甲板单元进行通讯；

所述水上甲板单元包括作业船及设置在作业船上的甲板监控平台，所述作业船一方面用于在滩浅海区域自由航行，另一方面用于搭载、布放、稳定和回收水下触探设备，且作业船前后抛锚后可静止于海面；所述甲板监控平台用以实现对水下触探设备的状态监测与控制，并连接船载网络信号，接收GPS信号及多波速水深信号，包括甲板通讯机、甲板操作台和甲板多功能机箱，所述甲板通讯机和甲板操作台均与甲板多功能机箱相连，甲板通讯机用以实现与水下触探设备的通讯，由甲板多功能机箱实现数据的存储与分析，并由甲板操作平台实现对水下触探设备的操控；所述水下触探设备用以实现对沉积物的强度测试，包括安装框架、贯入单元、控制舱、液压单元和数据采集单元，所述贯入单元、液压单元和数据采集单元与控制舱电连接，所述液压单元用以为贯入单元提供动力，所述数据采集单元包括用以检测水下触探设备下放姿态的姿态传感器和高度计以及检测探杆贯入状态的位移传感器和压力传感器，通过采集水下触探设备的水下压力、探杆位移、姿态数据，并将采集的数据传输至甲板监控平台，由甲板监控平台将分析处理后动作信号发送至控制舱，通过控制舱控制探杆的上下动作和供电切换，进而实现采集、控制信号与甲板显控单元的实时通信。