[发明专利]一种用于自由下落式触探技术的率相关系数测定方法

说明书

本发明公开了一种用于自由下落式触探技术的率相关系数测定方法，其属于海洋工程地质探测领域，包括：选取沉积物样品；测定沉积物样品的准静态贯入锥尖阻力；将测定装置置于沉积物样品的上方设定高度处；将测定装置垂直释放，使得测定装置自由落体贯入沉积物样品中，记录测定装置自由落体过程中的加速度值；根据加速度值获得测定装置贯入沉积物样品时的贯入速度值；根据测定装置的总质量和加速度值获得动力贯入锥尖阻力；改变设定高度，获得多组贯入速度值和对应的动力贯入锥尖阻力；根据准静态贯入锥尖阻力、动力贯入锥尖阻力和贯入速度值对率相关系数进行线性拟合，获得率相关系数。

技术领域

本发明涉及海洋工程地质探测领域，尤其涉及一种用于自由下落式触探技术的率相关系数测定方法。

背景技术

随着海洋工程的发展，针对海底沉积物力学性质的测试需求日益显著。目前多采用现场取样实验室测试和现场原位测试手段(主要包括静力触探技术、自由下落式动力触探技术等)。海底取样实验室内测试手段的测试内容全面，然而具有取样难度大、成本较高、易扰动等不足之处，相比之下，海上原位测试能够实现准确、高效测定沉积物参数，反映沉积物的宏观结构，如裂隙、夹层对土体性质的影响。

沉积物的强度性质与变形或应变速率相关，这就导致了自由下落式触探技术的动力贯入机制与匀速贯入的静力触探机制明显不同，即静力触探获得的锥尖阻力和侧摩阻力为准静态阻力，而动力贯入仪测得的阻力是与速度相关的。自由下落式触探技术在设备贯入过程中速率不断发生改变，一般采用率相关系数，将动贯入阻力转化为准静态贯入阻力。

目前通常采用经验关系确定率相关系数，但是对于不同沉积物类型，贯入速率的影响因子也有一定差异，如何快速确定准确的速率影响因子，以提供适用于测试区域沉积物类型的强度参数，目前仍是较为棘手的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于自由下落式触探技术的率相关系数测定方法，可通过室内试验精确地测得率相关系数，提高动力触探测定结果的准确性。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种用于自由下落式触探技术的率相关系数测定方法，包括：

步骤S1：选取沉积物样品；

步骤S2：测定沉积物样品的准静态贯入锥尖阻力；

步骤S3：将测定装置置于沉积物样品的上方设定高度处；

步骤S4：将测定装置垂直释放，使得测定装置自由落体贯入沉积物样品中，记录测定装置自由落体过程中的加速度值；

步骤S5：根据加速度值获得测定装置贯入沉积物样品时的贯入速度值；

步骤S6：根据测定装置的总质量和加速度值获得动力贯入锥尖阻力；

步骤S7：改变设定高度，重复步骤S3～步骤S6，获得多组贯入速度值和对应的动力贯入锥尖阻力；

步骤S8：根据准静态贯入锥尖阻力、动力贯入锥尖阻力和贯入速度值对率相关系数进行线性拟合，获得率相关系数。

其中，在步骤S4中，在沉积物样品的上方设置导向管，使测定装置在导向管内自由落体。

其中，在步骤S5中，根据加速度值积分获得贯入速度值。

其中，在步骤S6中，在对同一类型的沉积物样品进行测定的过程中，测定装置的总质量保持不变，通过以下公式获得动力贯入锥尖阻力：

q_cv＝(ma+mg)*A

其中，q_cv为动力贯入锥尖阻力；

m为测定装置的总质量；

a为测定装置自由落体过程中的加速度值；