[发明专利]一种用于探测淤泥的球形孔压静力触探探头

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于探测淤泥的球形孔压静力触探探头，属于岩土工程领域中一种能够直接、连续地分析测试河底或海底淤泥的静力触探装置。

背景技术

静力触探技术是指利用压力装置将带有触探头的触探杆压入试验土层，通过量测系统测试土的锥尖阻力、侧壁摩阻力等，可确定土的某些基本物理力学特性，如土的变形模量、土的容许承载力等。静力触探技术至今已有80多年的历史。国际上广泛应用静力触探，部分或全部代替了工程勘察中的钻探和取样。我国于1965年首先研制成功电测式静力触探并应用于勘察。近几年随着传感器技术的快速发展，出现了很多新的静力触探技术，这些技术能够快速、准确地获得土层的孔隙水压力、地震波、污染物性状、温度、甚至影像。国外已将之大量应用于环境岩土工程领域。我国在新型静力触探传感器的研究起步比较晚，目前国内广泛使用的单双桥静力触探仅能够测试的贯入阻力或比贯入阻力，侧壁摩阻力，可确定的土层基本物理力学特性非常有限。随着我国经济的快速发展，我国港口、航道和水利建设事业也随之蓬勃发展，海底工程的建设、航道、河道、湖泊的疏浚和拓宽以及港口的新建、扩建等工程项目都不可避免地需要处理大量的淤泥。这些淤泥通常埋置于深水之下，且具有非常高的粘滞性和触变性，强度低，灵敏度高。现有的取样技术无法获得无扰动试样，且在运输过程中同样会产生水分丧失，使得室内试验结果严重偏离其真实值。现有的静力触探技术虽然可以用于评价淤泥的原位特性，然而由于淤泥的强度过低、部分呈悬浮物状态，因此静力触探设备所产生的贯入阻力低于其本身的分辨率，故而测量精度难以满足高质量数据的要求。T形触探器和圆盘动力CPTU探头虽然增加了与淤泥接触的面积，提高了分辨率，然而前者在贯入过程中容易受力不均衡，探头等部件容易损坏；后者更适合于悬浮状淤泥的探测，在凝固状淤泥中贯入深度较浅，且为非匀速贯入过程，贯入速率对实测贯入阻力的影响非常显著，需要作出有效修正。

故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供可以直接评价淤泥特性的用于探测淤泥的球形孔压静力触探探头。

为实现上述发明目的，本发明用于探测淤泥的球形孔压静力触探探头可采用如下技术方案：

一种用于探测淤泥的球形孔压静力触探探头，包括纵长的探杆、位于探杆前端的侧壁摩擦筒、位于侧壁摩擦筒内的侧壁摩阻力传感器、位于侧壁摩擦筒前端的球形探头、位于球形探头上的若干孔压过滤环、与孔压过滤环连接的孔隙水压力传感器；还包括温度传感器、球形阻力传感器、测斜仪及模数转换器。

与背景技术相比，本发明解决了现有技术中不能直接评价淤泥原位特性的缺陷，通过贯入过程中产生的圆球贯入阻力、侧壁摩阻力以及孔隙水压力，能方便、快捷、连续的评价淤泥的原位特性，使得静力触探技术能更准确、全面地服务于岩土工程领域。本发明具有连续性、可靠性和可重复性的特点。

为实现上述发明目的，本发明用于探测淤泥的球形孔压静力触探探头的使用方法可采用如下技术方案：

将探头置于水面5m以下停留数分钟，使得探头得到足够的饱和；在地表贯入系统作用下球形探头以恒定速率贯入淤泥层中；侧壁摩阻力传感器测量侧壁摩擦筒受到的摩阻力，球形阻力传感器测量球形探头受到的贯入阻力；孔隙水压力传感器测量球形探头受到的孔隙水压力大小；采用温度传感器提供测试过程中探头内部的温度，对实测值进行补偿和修正；测斜仪提供该用于探测淤泥的球形孔压静力触探探头的倾斜角度，对贯入深度进行修正；所有测量和记录的数据经过模数转换器转换为数字信号后，传输至地表的微机采集和存储系统中保存，绘出实时连续的剖面图。

附图说明

图1是本发明用于探测淤泥的球形孔压静力触探探头的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。