[发明专利]近海原位十字板剪切测试系统及方法

说明书

本发明涉及一种近海原位十字板剪切测试系统及方法。本发明的目的是提供一种近海原位十字板剪切测试系统及方法。本发明的技术方案是：一种近海原位十字板剪切测试系统及方法，其特征在于：具有船只或海上平台，船只或海上平台的甲板上设有钻机和推进装置，该甲板上还安装有竖直向下的套管，套管内同轴插装有与钻机和推进装置相连的护管，护管下端制有钻头，该护管内、底部设有能用于卡紧同轴置于护管内的一体式十字板的卡锁装置。本发明适用于海洋工程勘察领域。

技术领域

本发明涉及一种近海原位十字板剪切测试系统及方法。适用于海洋工程勘察领域。

背景技术

十字板剪切测试作为一种适用于淤泥、淤泥质粉质粘土等软土的原位测试方法，技术已十分成熟，在陆地软土勘察方面有着极为广泛的应用。随着近几年我国海洋工程的快速发展，静力触探、动力触探、波速等海上原位测试技术已得到了成熟运用，但海上十字板剪切测试发展相对落后，传统设备、方法仅能在潮间带、近岸等水深极浅的海域使用。

以海上风电场为代表的海洋项目已由近海逐步走向到远海，特别是我国浙江海域持力层埋深大，浅表层分布着30-40m左右的淤泥、淤泥质粉质粘土层等，属于软土，静力触探等其他原位测试方法适用性较差，如何准确测定上部软土强度参数，从而充分利用软土层，显得愈发重要。

海上十字板剪切测试使用仪器为海洋一体式十字板剪切仪，将动力装置与板头集成在一起，通过电缆连接主机进行控制测试，其传统测试方法是利用静力触探贯入仪，将十字板剪切仪连续压入海床土层进行测试，实际测试过程中发现其存在问题较多：①测试深度浅，遇到粉土、或粉砂夹层便无法继续下压，深部软土无法测试，不满足勘察测试深度要求；②十字板板头为十字形，倾斜方向无法调整，连续压入，倾斜度增幅快，板头极易压断、弯折，经常完成一孔报废一个，往往取出后才得知板头损坏；③板头倾斜影响测试成果，特别是在板头弯曲的情况下，测试成果偏差大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种近海原位十字板剪切测试系统及方法。

本发明所采用的技术方案是：一种近海原位十字板剪切测试系统，其特征在于：具有船只或海上平台，船只或海上平台的甲板上设有钻机和推进装置，该甲板上还安装有竖直向下的套管，套管内同轴插装有与钻机和推进装置相连的护管，护管下端制有钻头，该护管内、底部设有能用于卡紧同轴置于护管内的一体式十字板的卡锁装置。

所述套管内设有支撑所述护管的支撑环。

所述套管由通过法兰盘连接加长，所述支撑环设置于相邻两法兰盘之间。

一种所述近海原位十字板剪切测试装置的测试方法，其特征在于：

S1、船或海上平台上定位至测试孔位；

S2、从甲板安装套管深入至海床面以下；

S3、护管下端装上配套钻头，利用钻机将护管扫孔直至钻头钻出套管，深入套管下方；

S4、用清水冲洗护管及钻头钻设形成的钻孔孔底；

S5、将一体式十字板放入孔底，启动护管底部卡锁装置将一体式十字板卡紧；

S6、启动推进装置，经护管将一体式十字板的十字板板头推进孔底以下，到达测试点位；

S7、进行十字板剪切测试；

S8、完成测试后，松开卡锁装置，取出一体式十字板；

S9、在护管上部接上一节护管，将护管继续向下钻进；

S10、重复步骤S4～S9，直至完成整孔测试。