[实用新型]一种可用于深海中的孔压静力触探探头

说明书

本实用新型公开了一种可用于深海中的孔压静力触探探头，包括锥头和孔隙水压力检测装置，探头内设有水压腔，锥头上设置有透水孔，孔隙水压力检测装置将水压腔分隔为前水压腔和后水压腔，前水压腔通过一第一透水通道与透水孔连通，后水压腔通过一第二透水通道与外部连通，孔隙水压力检测装置包括包括第一膜片、第二膜片、差压测量元件和绝压测量元件。本实用新型的孔压静力触探探头通过采用差压传感器和绝压传感器相辅相成，即差压测量元件量程小但分辨率高，用来测量孔隙水压力与静水压力的差值，提高了测量的精度问题。绝压测量元件量程大但是分辨率小，用来测量海水中静水压力，方便实现原位校准，同时兼顾了测量量程和测量精度的要求。

技术领域

本实用新型属于深水土体原位测试领域，具体为一种高围压环境下孔压静力触探设备。

背景技术

孔隙水压力静力触探是二十世纪七十年代末八十年代初在国际上兴起的一种新型原位测试技术。它将测量孔隙水压力的元件与标准静力触探探头结合，使之在量测锥尖阻力，侧壁摩擦力的同时，量测出贯入过程中产生的土的超孔隙水压力。孔压静力触探可用于划分土层，判定土层类别，查明软硬夹层及土层在水平和垂直方向的均匀性，评价地基土的工程特性。

目前大部分深水原位孔压设备需面临以下潜在的问题：分辨率与量程的矛盾(即量程大则分辨率低，而分辨率高则量程小，无法兼顾)、精度较低、不能原位校准等。具体如附图2所示，u为海床中深度h处孔压传感器测量压力值，包含了深海静孔压u_h和超孔压△u。海洋岩土工程，尤其是深海岩土工程，由于水深大，静孔压u_h极大，这会导致普通传感器若要满足量程需求，分辨率精度就无法保证。并且在测量锥尖阻力和侧壁摩擦力时，如果设计不当，这两种力会发生相互影响，导致测量的不准确。

以上问题均会影响测量数据的准确性。因此提出更加稳定高精度的深水孔压原位观测技术方案，对提高我国海洋技术具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种大量程、高精度并能实现原位校准的孔压静力触探探头，从而解决上述问题。

为实现上述目的，本实用新型公开了一种可用于深海中的孔压静力触探探头，包括锥头和孔隙水压力检测装置，所述探头内设有水压腔，位于所述探头一端的所述锥头上设置有透水孔，所述第一膜片和第二膜片之间形成一密封腔室，所述密封腔室将所述水压腔分隔为前水压腔和后水压腔，所述前水压腔通过一第一透水通道与所述透水孔连通，所述后水压腔通过一第二透水通道连通至探头另一端的外部，所述孔隙水压力检测装置包括第一膜片、第二膜片、差压测量元件和绝压测量元件，所述第一膜片靠近前水压腔设置，所述第二膜片靠近后水压腔设置，所述差压测量元件的两端分别与第一膜片和第二膜片连接，所述绝压测量元件与所述第一膜片连接。

进一步的，所述第一透水通道和第二透水通道的输入端均设置有透水滤器。

进一步的，所述第一膜片和第二膜片通过与所述水压腔的腔壁密封粘接形成所述密封腔室。

进一步的，所述第一膜片和第二膜片均为硅膜片。

进一步的，还包括一锥尖阻力检测装置，所述锥尖阻力检测装置包括第一变形柱和锥尖阻力传感器，所述第一变形柱安装在所述锥头上，所述锥尖阻力传感器设置在所述第一变形柱上。

进一步的，还包括一侧壁摩擦力检测装置，所述侧壁摩擦力检测装置包括摩擦筒、第二变形柱和侧壁摩擦传感器，所述第二变形柱套接在所述探头上，所述摩擦筒套接在所述第二变形柱上，所述侧壁摩擦传感器设置在所述第二变形柱上。

进一步的，所述第二变形柱的外壁上设置有第一环形凹槽，所述侧壁摩擦传感器设置在所述第一环形凹槽的底面。

进一步的，所述探头的外壁上设置有一第二环形凹槽，所述第二变形柱套接设置在所述第二环形凹槽内。