[发明专利]一种触探探头系数动态标定方法

说明书

本发明公开了一种触探探头系数动态标定方法，其属于海洋地质探测技术领域，包括以下步骤：将触探探头在水中逐渐下放，实时采集触探探头所在的水深度值；获得若干组与不同的水深度值对应的水压强值、侧摩阻力电信号值和锥尖阻力电信号值；将水压力变化与侧摩阻力电信号变化进行线性拟合，获得与不同的水深度值对应的侧摩阻力标定系数；将水压力变化与锥尖阻力电信号变化进行线性拟合，获得与不同的水深度值对应的锥尖阻力标定系数。不仅实现了动态地对触探探头的系数进行精确标定，而且考虑了侧摩阻力随水深的动态变化，进而消除深海水压对触探探头测量结果的影响，提高触探探头测定结果的准确性。

技术领域

本发明涉及海洋地质探测技术领域，尤其涉及一种触探探头系数动态标定方法。

背景技术

随海洋工程的发展，针对海底沉积物的勘探需求日益显著。目前多采用静力触探、动力触探等方法对海底各地层土的强度进行勘察，相比于常规的钻孔取样勘探手段，触探的方法具有快速、经济等优点。通过触探探头内部的传感器对探杆贯入土体内时的锥尖阻力、侧摩阻力等参数进行测定，以此对勘察区地层剖面、浅基承载力等作出定量评估，对选择桩端持力层、预估单桩承载力等工程需求提供基础。

传感器测定锥尖阻力与侧摩阻力时记录的为电信号，压力的变化显示为电信号的变化，因此需要通过系数标定方法实现电信号与压力值之间的转换。传统的探头标定方法通常采用室内探头标定架进行，通过标定架对探头施加反力，确定探头记录的电压值与反力的线性关系，该方法适用于陆上及近浅海区域使用的探头系数标定。

当触探探头用于深海环境时，水压力达到数十兆帕，探头的套筒受海水压力影响会变形收缩，导致密封圈的摩擦特性发生改变，且对探头的影响程度随水深动态变化。陆上环境中，触探探头的密封圈与套筒及芯轴之间的摩擦阻力可认为是恒定不变的，因此标定后该摩擦阻力对测定结果的影响可忽略不计，而深海环境中的高水压导致该摩擦阻力增大，使得室内标定的系数不再具有准确性，测得的锥尖阻力及侧摩阻力比真实值偏小，无法反映海水压力的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种触探探头系数动态标定方法，可动态的对触探探头的系数进行精确标定，消除深海水压对触探探头测量结果的影响，提高触探探头测定结果的准确性。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种触探探头系数动态标定方法，包括以下步骤：

将触探探头在水中逐渐下放，实时采集触探探头所在的水深度值；

获得若干组与不同的水深度值对应的水压强值、侧摩阻力电信号值和锥尖阻力电信号值；

将水压力变化与侧摩阻力电信号变化进行线性拟合，获得与不同的水深度值对应的侧摩阻力标定系数；

将水压力变化与锥尖阻力电信号变化进行线性拟合，获得与不同的水深度值对应的锥尖阻力标定系数。

其中，所述触探探头包括位于外侧的套筒，所述套筒的上下端与水接触且存在截面积差ΔS₁，水对所述套筒产生水压，根据水压强值和截面积差ΔS₁，获得套筒所受到的水压力值。

其中，将水压力值随水深度值的变化与侧摩阻力电信号值随水深度值的变化进行线性拟合，公式如下：

ΔpΔS₁/S₁′＝a_sV_s+b_s

其中，Δp为水压强值；

V_s为侧摩阻力电信号值；

S₁′为侧摩筒的外侧表面积；

a_s、b_s为侧摩阻力标定系数。