[发明专利]近海海底沉积物抗液化能力原位测量装置

说明书

本发明公开了一种近海海底沉积物抗液化能力原位测量装置，包括利用自由落体作用贯入海底沉积物内的探杆、配重仓和数据模块，配重仓安装在探杆上端，配重仓内用于放置配重块，探杆外侧安装深度测量部件，深度测量部件与探杆之间设有单向移动机构，单向移动机构在探杆贯入沉积物时深度测量部件可以向上移动、而在探杆从沉积物取出时能够将速度测量部件保持在上移的最后位置，用以获得探杆贯入沉积物的深度；数据模块包括加速度测量元件和供电模块，供电模块为加速度测量元件供电。本发明综合了SPT、CPT等原位测量方法的优点，具有操作简单、精确度高等优点，为海岸带地质灾害的预防和治理提供准确的测量数据和研究基础。

技术领域

本发明涉及海底沉积物检测设备，属于海底地质工程领域，具体涉及一种基于自由落体原理的近海海底沉积物抗液化能力原位测量装置。

背景技术

海洋沉积物是指各种海洋沉积作用所形成的海底沉积物的总称，以海水为介质沉积在海底的物质，沉积产生原因包括物理的、化学的和生物的多种因素，这些沉积物的形成过程往往不是孤立地进行，大多都是综合作用产生的地质体。传统上按所处区域的海水深度将沉积物划分为：0～20米为近岸沉积、20～200米为浅海沉积、200～2000米为半深海沉积、大于2000米为深海沉积。

近海海底沉积物的稳定性评价对于海岸带地质灾害的预防和治理有着重要的作用，其中，波浪作用下海底沉积物的液化是一种非常常见的近海地质灾害现象，发生液化后会造成海底土体失稳，危害人员安全和造成财产损失，严重的甚至会引发地质或海洋灾害。因此，如何对沉积的物理、力学性质进行高效、高质量的测试是一个重要的问题，海底沉积物抗液化能力的研究对于液化的预测和防治有着重要的作用，对保护海上工程设施及人民生命安全有着重要意义。

目前，海底沉积物抗液化能力判别或测量方法主要有：标准贯入法、静力触探法以及剪应力、剪应变及有效应力原理等方法。标准贯入法不够精确，只能初步进行抗液化能力的判断；静力触探法对测量设备和辅助船的规格有较高的要求；依靠钻探取得原装样品后进行实验室的物理力学参数测试，并根据现有液化评判公式或数值模式进行计算的方法，虽然有了较高的精确度，但是操作过程较为繁琐、复杂，而且该方法容易改变沉积物在原有位置的物理、力学状态，进而对试验结果造成影响。因此，现有的判别方法仍然存在较为费事、费力、成本高等问题。

如中国专利（申请公布号CN105953971A）公开了一种“基于振动液化原理的滩浅海孔隙水压力原位观测系统”，包括液化振动装置、孔隙水压力观测系统以及用于布放和回收的辅助船。液化振动装置包括振动箱、活塞振动系统、护筒、防沉降圆盘和透水的柔性材料；孔隙水压力观测系统包括孔隙水压力观测探杆内部设有孔隙水压力采集舱、孔隙水压力传感器，顶部设有浮体并连接孔压布放缆；布放时通过辅助船将液化振动装置和孔隙水压力观测系统至海床面，通过液化振动装置使海床土体发生局部液化，完成孔隙水压力观测系统的布放；通过辅助船上的控制系统调节控制液化振动装置的振动频率，可实现不同海床条件下孔隙水压力观测系统的布放。该发明采用振动液化原理对孔隙水压力进行测量，未涉及海底沉积物的测量问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种近海海底沉积物抗液化能力原位测量装置，用于解决现有技术存在的问题。

本发明通过以下技术方案予以实现：

近海海底沉积物抗液化能力原位测量装置，包括利用自由落体作用贯入海底沉积物内的探杆、配重仓和数据模块，所述配重仓安装在探杆上端，配重仓内用于放置配重块，所述探杆外侧安装深度测量部件，深度测量部件与探杆之间设有单向移动机构，所述单向移动机构在探杆贯入沉积物时深度测量部件可以向上移动、而在探杆从沉积物取出时能够将速度测量部件保持在上移的最后位置，用以获得探杆贯入沉积物的深度；所述数据模块包括加速度测量元件和供电模块，供电模块为加速度测量元件供电。

如上所述的近海海底沉积物抗液化能力原位测量装置，所述深度测量部件包括圆环状受力板，受力板套设在探杆上，受力板上对称悬挂有沉块，沉块底面与探杆下端齐平。