[实用新型]一种新型海洋土全流触探系统

说明书

本实用新型公开了一种新型海洋土全流触探系统，属于土木工程领域。采用轴长比为0.4的椭圆截面探头进一步降低探头阻力系数引起的测试误差，并给出了探头阻力系数、阻力系数误差与轴长比的线性关系；将光纤光栅布置于探杆外壁，替代传统压感传感器，在循环贯入过程中测试探头端部阻力及侧向摩阻力；基于全流理论利用土塑性力学的极限分析法，从理论上给出土体不排水抗剪强度的算法，并结合探头、探杆的几何形式比给出了对应的算法；在椭圆探头布设孔压传感器，测试贯入过程中孔压变化；与现有测试技术相比，降低了由探头阻力系数难以控制引起的测量误差，优化了海洋软土不排水抗剪强度的测试方法，能够对海洋软土的抗剪强度进行精准测量。

技术领域

本实用新型属于土木工程领域，涉及一种新型海洋土全流触探系统，尤其涉及一种利用光纤光栅传感器为测量部件的测试方法。

背景技术

近年来，海洋开发不断由近岸浅海向离岸深海的发展，对海洋工程的设计、建设及运营提出了更高的要求。与海洋工程建设运营密切先关的勘测技术，尤其是对海洋土强度的测试评价技术有着重要的工程意义。目前，对于海洋软土强度的勘测分为现场勘测及室内试验两种方式，但勘测结果受仪器精度及土样的取样质量影响，误差往往较大。

海洋软土具有不同于其他陆相岩土的特殊工程性质，往往呈现出高含水率、高灵敏度、高液性指数、不排水强度低及循环软化等特点，采用合理、高效的方法确定其强度指标具有重要意义。传统的海洋软土强度指标的测试方法主要包括：三轴剪切试验、现场十字板试验、静力触探试验等方法。由于测试精度相对较高，近年来静力触探和T-bar静力贯入试验得到了较为广泛的应用。

以上方法在实践中广泛应用的同时，也暴露出了一些问题。例如，由于海洋饱和软土的抗剪强度相对较低，对于静力触探试验来说，在高压的海底测试环境中，贯入阻力的随深度的增量梯度过低会降低测试精度。对于T-bar静力贯入测试，基于全流理论利用塑性力学的极限方法获得解析解，其测试结果相对较为准确，但是受T-bar探头的尺寸效应影响，从表层初始贯入时周围土体往往不能达到满流状态，会导致在几倍探头深度内低估软土的强度；T-bar静力贯入采用的传统圆形截面探头，其阻力系数受探头表面粗糙度的影响较大，在完全光滑及完全粗糙两种极限条件下阻力系数的不确定性可引起近13％的测试误差。

基于以上问题，本实用新型提供的海洋土全流触探系统及测试方法，采用了可显著降低探头阻力系数不确定性误差的椭圆截面探头，以高精度、高灵敏度的光纤光栅作为应力测量手段，并提供了基于全流理论的软土不排水抗剪强度的算法公式。对于提升海洋软土强度参数的测量精度、探究海洋软土的循环破坏机理的具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种海洋土全流触探系统及测试，以克服现有手段的不足。利用可显著降低误差的椭圆截面探头替代传统圆形截面探头，以高精度、高灵敏度的光纤光栅作为应力测量手段，优化了海洋软土不排水抗剪强度测试方法。并基于全流理论的软土不排水抗剪强度算法公式、不同轴长比椭圆界面探头的阻力系数及阻力系数误差计算公式。

本实用新型的技术方案：

一种新型海洋土全流触探系统，包括椭圆截面探头1、孔隙水压传感器2、光纤光栅3、镁铝合金变截面中空探杆4、压阻式压力传感器5、带密封线圈的塑胶软管6、孔隙可调式移动滑块7、滑块定位螺栓8、波长解调设备9、压力数采仪10、进步式电机11和直线模组12；

所述的椭圆截面探头1为刚性材料，用于剪切土体；