[发明专利]一种探测软粘土不排水剪切强度的条形探头及计算方法

说明书

本发明属于海洋工程地基勘察领域，公开了一种探测软粘土不排水剪切强度的条形探头及计算方法，条形探头包括条形端头，条形端头的长方形截面中心位置连接有探杆，探杆下端靠近所述条形端头安装有测力单元，测力单元选用电阻式力传感器或光纤力传感器；应用条形探头对软粘土进行静力触探试验，测得软粘土的条形探头贯入阻力，通过公式计算出软粘土不排水剪切强度的范围。本发明的条形探头破坏机制可以消除上覆土压力和孔隙水压力的影响，无需额外修正；条形探头投影面积比锥式探头大，可以得到更为精确的不排水剪切强度；条形探头贯入阻力与软粘土不排水剪切强度之间具有严格的理论解，从而大大降低了人为经验因素对计算结果的影响。

技术领域

本发明属于海洋工程地基勘察领域，具体的说，是涉及一种用于探测软粘土不排水剪切强度的原位静力触探探头和探测软粘土不排水剪切强度的计算方法。

背景技术

我国现行标准规定大于500米水深的区域称为“深海区”。深海中海洋工程结构物在结构形式、承力特点、基础性能等方面与浅海结构物有很大的不同，在设计施工中对土体参数的需求也不同。因此，准确获取深海海床浅表层土体的强度参数对保证深海海洋结构物的安全稳定性具有极为重要的意义。

由于深海独特的沉积特性，海床浅表层土体多为颗粒均匀结构性较强的软粘土，具有强度低、静孔压大、灵敏度高、流塑性强的特点，目前已有的常规勘察方法极难得到准确的强度参数。

传统的强度评定方法有贯入试验、十字板剪切试验和三轴压缩试验。贯入试验应用较多的是锥式静力触探和微型贯入仪，锥式静力触探得到的贯入阻力与抗剪强度之间的关系更多的是依靠工程实践经验，因为经验参数范围较大，选取不当容易造成计算结果存在较大的误差；微型贯入仪轻便简单但对实验操作要求极高：贯入速率均匀恒定，不能有过快冲击或停顿；读数快速准确；始终保持微型贯入仪垂直贯入土体等。三轴压缩试验操作复杂，且试验周期较长。而十字板剪切试验测得值趋于残余强度，不能反映土体真正的峰值强度，且离散性较大，容易受到土体扰动程度的影响。

发明内容

本发明要解决的是探测软粘土不排水剪切强度的技术问题，而提供了一种探测软粘土不排水剪切强度的条形探头及计算方法，通过将该条形探头连续贯入土中，根据测得的土体阻力确定软粘土的不排水剪切强度。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种探测软粘土不排水剪切强度的条形探头，包括探杆，所述探杆底端连接有长方形的条形端头，所述条形端头以其长方形截面中心位置与所述探杆固定，所述探杆下端靠近所述条形端头安装有测力单元。

其中，所述探杆顶部设置有螺纹。

其中，所述条形端头的宽度为2-8cm、长度为宽度的至少5倍、厚度为0.5-1cm。

其中，所述测力单元为电阻式力传感器或光纤力传感器。

其中，所述探杆和所述条形端头均由不锈钢制成。

一种利用上述条形探头探测软粘土不排水剪切强度的计算方法，应用所述条形探头对软粘土进行静力触探试验，测得软粘土的条形探头贯入阻力，通过公式(1)和(2)计算软粘土不排水剪切强度S_u：

式中：B为所述条形探头中所述条形端头的宽度，

P为所述条形探头的贯入阻力，

S_u为软粘土不排水抗剪强度，

α为所述条形探头与软粘土之间的粘聚力系数，其中sinΔ＝α＝a/S_u，a为所述条形探头与软粘土之间的粘聚力；