[实用新型]一种自由落体式动力触探装置

说明书

本实用新型公开了一种自由落体式动力触探装置，包括电磁释放装置、导流罩、自适应调节稳定尾翼、探杆、摩擦套筒和锥头，导流罩分别与电磁释放装置、探杆相连，导流罩上设置自适应调节稳定尾翼，摩擦套筒分别与探杆、锥头相连。探杆包括互相连接的第一探杆、第二探杆和第三探杆，第二探杆靠近第三探杆处周向设置取样舱。取样舱外表面为环形透水壁。本实用新型方便释放，下落稳定性好，利用取样舱能够进行取样分析，对不同状态土体适应性好；通过自由下落状态装置，动力贯入土中，可进行实时、自动的数据采集、处理、存储，并可以采集试样，可准确、经济、快速地评价海洋超软土工程特性，为海洋岩土工程勘察实践提供强有力的测试工具。

技术领域

本实用新型涉及动力触探装置，具体为一种自由落体式动力触探装置。

背景技术

静力触探技术(CPT)作为最常见的原位测试方法之一，近年来得到长足发展。孔压静力触探技术(CPTU)在传统静力触探装置的基础上安装有多个传感器，可以同时测试土体的锥尖阻力、侧壁摩阻力、孔隙水压力，可以用于估算土的不排水抗剪强度、不排水杨氏模量、渗透系数等力学、变形特性指标。

申请号为201910762712.X的中国专利一种用于评价海底浅层土特性的自由落体式孔压动力触探装置，包括导流罩、设置在所述导流罩上的稳定尾翼、与所述导流罩连接的配重探杆、与所述配重探杆连接的上部探杆、下部探杆；所述上部探杆与所述下部探杆通过中部连接器实现机械连接；所述上部探杆与所述下部探杆之间通过同轴电缆实现信号连接；所述下部探杆上安装静力触探探头，所述上部探杆里面设置有动力触探模块，虽然能评价海洋超软土工程特性的缺陷，但是该装置在释放之后，自由落体运动过程中，极易受空气阻力和水体阻力的影响，出现整体歪斜，接触土体时非竖直贯入，该问题极大影响数据采集的可靠性；在针对非常软的土层进行测试时，因锥形探头本身受力特点，锥尖阻力和加速度数据值会非常小，造成误差偏大，数据特点不明显，通过数据解译土体参数时，并不能很好地反映土体本身的物理力学指标；该装置不具备取样装置，不能对海底超软土进行取样。

虽然申请号为201820858996.3的中国专利公开了一种中空侧壁敷线式静力触探装置设备，申请号为201220545746.7的中国专利公开了一种新型静力触探装置中提供可用于取样的装置，但是该两种装置均为对传统静力触探装置的改进，针对的土体为强度较大的陆地土，针对强度低，呈现流塑状态的海底软弱土并不能适用于，取样过程中会出现土样流失的情况。

实用新型内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型目的是提供一种操作简便、下落稳定性好、能够进行取样分析、对不同状态土体适应性好的自由落体式动力触探装置。

技术方案：本实用新型所述的一种自由落体式动力触探装置，包括电磁释放装置、导流罩、自适应调节稳定尾翼、探杆、摩擦套筒和锥头，导流罩分别与电磁释放装置、探杆相连，导流罩上设置自适应调节稳定尾翼，摩擦套筒分别与探杆、锥头相连。

探杆包括互相连接的第一探杆、第二探杆和第三探杆，第二探杆靠近第三探杆处周向设置取样舱。取样舱外表面为环形透水壁。取样舱的进口处设置单向阀门。导流罩与第一探杆的连接处设置第一密封垫圈。第一探杆与第二探杆的连接处设置第二密封垫圈。第三探杆与摩擦套筒的连接处设置第三密封垫圈。第一探杆为配重探杆，用来增加整个装置的质量，保证装置在与土壤接触时有足够的势能贯入。

第二探杆内设置三轴MEMS陀螺仪、三轴MEMS加速度计和微处理器，三轴MEMS陀螺仪、三轴MEMS加速度计都连接微处理器，微处理器分别与蓝牙芯片、Flash存储器、USB数据接口相连。锥头与摩擦套筒之间设置压力传感器和孔压通道，孔压通道的入口处设置孔压过滤环，孔压通道与压力传感器相连，压力传感器与微处理器相连。压力传感器有三个，分别用于测量孔隙水压力、锥尖压力、锥尖+侧壁压力。