[发明专利]一种自由下落式触探模拟装置及方法

说明书

本发明公开了一种自由下落式触探模拟装置及方法，其属于海洋地质探测技术领域，自由下落式触探模拟装置包括：固结仓，包括外壳和内壳，内壳用于盛放试样，内壳与外壳之间形成水腔；导向管，一端与内壳固定连接且连通内壳的内部，另一端伸出外壳之外；压力补偿组件，能够通过导向管向内壳内的试样施加竖向压力；触探组件，包括探杆和探头，探杆正对导向管设置，探头能够贯入试样中。自由下落式触探模拟方法采用上述的自由下落式触探模拟装置，通过压力补偿组件能够补偿由于导向管与外界连通导致的试样顶部缺少压力的情况，使得模拟工况更接近实际工况，获得的参数更精确。

技术领域

本发明涉及海洋地质探测技术领域，尤其涉及一种自由下落式触探模拟装置及方法。

背景技术

静力触探是获得土体物理力学性质的最为理想原位测试方法之一，在确定地基承载力、不排水抗剪强度等方面得到广泛应用。近年来，在陆地静力触探技术基础之上，国内外相继研发了海上静力触探测试装备，并得到应用。由于海上静力触探对测试装备、搭载船只等要求较高，限制了其进一步广泛应用，轻巧灵便的自由下落式触探测试技术应运而生。

自由下落式触探的工作原理是贯入装置在一定高度释放，其依靠自身重力以一定速度插入沉积物中，在沉积物阻力作用下，贯入装置速度逐渐降低直至为零。通过贯入过程中获得的加速度、锥尖阻力、侧摩阻力及孔隙水压力等数据，获取海底浅层沉积物强度参数。

在现场进行测试相对于室内试验不仅费时费力，而且成本较高，因此，研究高精度的室内试验，以积累相关数据，成为迫切需要解决的问题。现有技术中在进行动力贯入试验时，由于探杆需要贯入试样，试样的顶部需要与外界接触，导致试样的部分面积缺少压力，不能真实模拟实际工况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自由下落式触探模拟装置及方法，以更精确地模拟实际工况。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种自由下落式触探模拟装置，包括：

底座；

固结仓，设置于所述底座上，所述固结仓包括外壳和位于所述外壳内的内壳，所述内壳用于盛放试样，所述内壳与所述外壳之间形成水腔；

导向管，一端与所述内壳固定连接且连通所述内壳的内部，另一端伸出所述外壳之外；

压力补偿组件，设置于所述固结仓的上方，能够通过所述导向管向所述内壳内的试样施加竖向压力；

调节支架，设置于所述底座上，包括第一支撑架和与所述第一支撑架连接的导轨，所述第一支撑架的高度可调节，所述导轨在竖直平面内的角度可调节；

触探组件，与所述导轨滑动连接且通过锁紧件锁紧，所述触探组件包括探杆和探头，所述探杆正对所述导向管设置，所述探头能够贯入所述试样中。

其中，所述内壳包括上盖、下盖以及设置于所述上盖与所述下盖之间的柔性隔水膜，所述导向管的下端与所述上盖固定连接。

其中，所述外壳包括顶盖、底盖以及设置于所述顶盖与所述底盖之间的侧壁，所述顶盖上设置有与所述水腔相连通的进气孔和进水孔，所述侧壁的底部设置有与所述水腔相连通的排水孔。

其中，所述顶盖上开设有安装孔，所述导向管穿设于所述安装孔中且所述导向管能够与所述顶盖锁紧固定。

其中，所述压力补偿组件包括第二支撑架、气缸和转接板，所述第二支撑架与所述底座连接，所述气缸设置于所述第二支撑架上，所述气缸的输出端与转接板固定连接，所述转接板与所述导向管固定连接。

其中，所述气缸设置有至少两个，至少两个所述气缸绕所述外壳的周向均匀间隔设置，每个所述气缸的输出端均与所述转接板连接。