[发明专利]一种测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪

说明书

本发明属于岩土工程软土测试技术领域，具体涉及一种测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪，包括T型触探、土工箱和移动装置，土工箱内部设有用于盛放土样的开口槽，移动装置用于调节T型触探在土工箱中的位置；所述T型触探包括T型探头、复合缆绳、大扭矩拉线位移传感器、水平仪、孔隙水压力计、载荷传感器A、载荷传感器B、载荷传感器C、主动卷线器和触探薄板。本发明使用直径相对较小的复合缆绳代替探杆，避免了探杆粗细对测量的影响，并且通过计算机控制高精密仪器，增加了测量的准确率；在测量不排水抗剪强度的同时还能测量软土的孔隙水压力。

技术领域

本发明属于岩土工程软土测试技术领域，具体涉及一种测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪。

背景技术

随着海洋工程发展的需要，针对海洋基础的应用研究也在逐年增长。中国沿海地区软土类地基偏多，中国科研机构在室内试验研究海洋基础所制备的模型土一般以海洋软土为主，海洋软土的不排水抗剪强度是研究海洋基础承载力与稳定性的至关重要的参数之一。测量海洋软土不排水抗剪强度的主要手段包括圆锥静力触探、T型触探和球型触探。其中T型触探最早由Randolph提出，在测量软土的原状和重塑不排水抗剪强度具有高度的可靠性，并且凭借低廉的成本和高效的测量特点在软土强度测量领域中得到了广泛的运用。

T型触探是指利用压力装置将T型探头压入软土，软土在T型触探周围产生类流体围绕T型探头产生摩擦阻力，基于全流理论塑性理论可由摩擦阻力估算得出软土的不排水抗剪强度，如公式(1)所示：

式中，q_T-bar是T型探头测得的贯入阻力，N_T-bar是T型探头的阻力系数。其中q_T-bar可以通过孔隙水压(u₀)和上覆土重(σ_v0)进行修正，如公式(2)所示：

式中,q_t是实测锥尖阻力，α是静面积比，A_s是探杆截面积，A_p是T型触探的贯入方向投影面积。静面积比α本是针对圆锥静力触探提出的概念，Lunne建议静面积比α针对T型触探的取值可在0.6到1.0之间，但是尚未有确切的研究取值，造成了贯入阻力q_T-bar计算上的不确定性。基于塑性理论和T型触探与软土间的摩擦系数β，Randolph提出了T型探头的阻力系数N_T-bar的上限解及其线性拟合公式，如公式(3)所示：

N_T-bar＝9+3β  (3)

T型探头的表面经过轻度磨砂处理，Low建议N_T-bar可在10.5。基于以上计算公式，影响不排水抗剪强度的不确定因素有孔隙水压u₀、上覆土重σ_v0、静面积比α和摩擦系数β。

为了更加准确的依据T型触探计算出软土的不排水抗剪强度N_T-bar，公开号为CN201901866U的专利文献公开了一种应用于深海海床特性测试的T型触探仪，公开号为CN205205800U的专利文献公开了一种质量轻、智能化的便携式全自动T型触探仪，公开号为CN211735334U的专利文献公开了数据处理更方便且便于携带的智能微型T型触探仪。但是，上述专利文献都仍然没有解决静面积比α和摩擦系数β对于计算不排水抗剪强度S_u的不确定性问题。

发明内容

为了解决T型触探计算不排水抗剪强度S_u的不确定性问题，本发明的目的在于提供一种测量软土不排水抗剪强度的缩比无杆式T型触探仪，通过复合缆绳代替探杆，极大减少了探杆对T型触探测量的不确定性。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：