[发明专利]一种海床土体液化深度测量装置

说明书

本发明公开了一种海床土体液化深度测量装置，包括两个贯入杆，N个固定电极、弹性电极和信号发射器，以及一个信号接收器；其中，固定电极安装在第一贯入杆上，弹性电极安装在第二贯入杆上，弹性电极在自由状态下依靠自身弹力与固定电极接触导通，在贯入到海床内时受海床土体的挤压力而与固定电极分离；N对电极一一对应地串联在N个信号发射器的供电回路中，当信号发射器的供电回路接通时，信号发射器上电运行，向信号接收器发射预定信号，所述信号接收器根据接收到的预定信号确定出海床土体的液化深度。本发明的测量装置可以对海床土体的液化深度实现有效测量，结构简单，方便实施，在任何土质类型的海床土体上均可使用。

技术领域

本发明属于海洋工程地质灾害预测技术领域，具体地说，是涉及一种用于测量海床土体液化深度的装置。

背景技术

海床土体在波浪作用下发生液化是海底常见的一种地质灾害，该类液化从海床表面开始一直向下延伸，最终稳定在某一深度处，或因波浪作用消失而停止。海床土体的液化一般容易发生在松散的粉细砂内，或粘性颗粒含量较少、强度较低的粉土地层内。海床土体液化除了能够引起泥砂悬浮运移之外，还容易诱发一系列的海底工程事故，例如海底管线沉陷、海底斜坡位置可能发生滑坡等灾害。目前，对于海床液化的深度一般采用理论公式计算得到，由于理论公式与实际液化机理往往存在一定程度的差距，因此，不可避免地会产生一定的计算误差。

为了更加可靠、精确地了解到海床随着波浪作用的液化深度，采用仪器装置进行现场实测是最为科学的手段。目前，有研究者采用在海床内埋设孔隙水压力计的方式，通过监测孔压变化来间接地判断出海床土体的液化情况。例如申请号为200510045361.9中国专利，公开了一种利用土力学探头来监测海床液化深度的装置。但是，该装置对于海床土体为粉土等细颗粒土的情况，孔压测量效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海床土体液化深度测量装置，可以对海床土体的液化深度实现有效测量。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种海床土体液化深度测量装置，包括贯入杆、固定电极、弹性电极、信号发射器和信号接收器；其中，所述贯入杆包括两个，分别为第一贯入杆和第二贯入杆，所述第一贯入杆和第二贯入杆在使用过程中并行竖直地贯入到海床土体内，且贯入杆的长度方向与此时的竖直方向一致；所述固定电极包括N个，安装在第一贯入杆上，且沿第一贯入杆的长度方向依次间隔布设，所述N≥2；所述弹性电极包括N个，安装在第二贯入杆上，且沿第二贯入杆的长度方向依次间隔布设；所述N个固定电极和N个弹性电极一一对应构成N对电极，在每一对电极中，所述弹性电极在自由状态下依靠自身弹力与所述固定电极接触导通，在贯入到海床内时受海床土体的挤压力而与所述固定电极分离；所述信号发射器包括N个，连接电源，所述N对电极一一对应地串联在N个信号发射器的供电回路中；所述信号接收器用于与所述N个信号发射器通信，当信号发射器的供电回路接通时，信号发射器上电运行，向信号接收器发射预定信号，所述信号接收器根据接收到的预定信号确定出海床土体的液化深度。

作为所述固定电极的一种优选设计，所述固定电极优选设计成环状电极，套装在所述第一贯入杆上。

作为所述弹性电极的一种优选设计，所述弹性电极优选包括固定片和弹性片，所述固定片安装在所述第二贯入杆上，弹性片的一端连接所述固定片，另一端在自由状态下向远离第二贯入杆的方向延伸并在使用过程中抵靠在所述固定电极上。

为了实现任何土质类型的海床土体都能对弹性片施加足够的挤压力，使弹性片与固定电极分离，本发明优选设计所述弹性片在自由状态下与所述固定片形成夹角α，且90°α180°。所述弹性片在贯入到海床内时受海床土体的挤压力而与所述固定电极分离后，优选贴附在所述第二贯入杆的表面。