[发明专利]一种具有取回土样功能的球型触探探头

说明书

本发明提供了一种具有取回土样功能的球型触探探头，包括球型探头体、连接柱、摩擦套筒、转接头、探杆、土样收集开关、土样收集口以及不同类型的传感器。探头体固定在连接柱上，在连接柱外部套有摩擦套筒，连接柱上方通过转接头与探杆相连，所述球型探头体为可拆卸的两个半球体，下半球设置孔压传感器、端阻力传感器，上半球为空心的储存土样体装置，且上半球表面开设有土样收集口，并通过土样收集开关来控制土样收集口的开合，所述连接柱内设有温度传感器、倾角传感器、侧摩阻力传感器及数据储存收发装置。本发明提高勘测工作的便捷性、可靠性,并实现探头取回土样的多功能性,保证土样的密封，实现触探探头的多功能、多领域性。

技术领域

本发明涉及土木工程海洋勘测研究技术领域，尤其涉及一种具有取回土样功能的球型触探探头。

背景技术

我国跨海通道的建设和沿海城市的发展日新月异，海洋工程由传统的海岸防护、围海造路向跨海大桥、海底隧道、海上油气钻井平台、海底矿物采掘等方向发展，海洋工程规模与难度不断增大，对海洋工程设计过程中的敏感性、安全性、耐久性提出了更高的要求，因此发展和完善海洋岩土工程勘查技术迫在眉睫。

通常，深海沉积的软土具有天然含水率高、孔隙率大、抗剪强度低、灵敏度高的特点，传统的静力触探技术可以通过量测系统测试探头的端阻力、侧摩阻力、土的孔隙水压力等，进而确定土的刚度、容许承载力、变形模量等力学性质。但是，近年来随着某些海域水质的污染导致土体环境质量恶化，海底软粘土是一种非常复杂的工程材料，土中元素种类、含量及存在形式对土的物理、化学性质产生不同程度的影响，进而影响桩基的耐腐蚀性、耐久性等，了解土中重金属污染物的含量对工程勘查有着十分重要的意义。工程实践中海底取土流程难度较大且造价较高，因此，工程中亟待出现一种可取回土样的新型触探探头，来实现探头的精确性、多功能、多领域性，从而推动海洋岩土工程的发展。

发明内容

为解决工程实践中海底取土流程难度较大、造价较高等问题，本发明提出了一种具有取回土样功能的球型触探探头，其针对海洋软土的特性和近几年海洋环境污染的特点，提供了可取回土样的球型触探探头方案，提高勘测工作的便捷性、可靠性,并实现探头取回土样的多功能性,实现触探探头的多领域性。

本发明的技术方案如下：

一种具有取回土样功能的球型触探探头，包括球型探头体，所述球型探头体固定于连接柱上，所述连接柱通过转接头与探杆连接，连接柱外部套设有摩擦套筒，连接柱内设有侧摩擦阻力传感器，侧摩擦阻力传感器与摩擦筒同时作用测量球型探头的侧摩擦阻力，所述球型探头体包括可拆卸连接的上半球和下半球，上半球为空心结构，上半球表面开设有多个土样收集口，且上半球内设有与土样收集口对应的土样收集开关，土样收集开关控制土样收集口的开闭，实现土样的收集和密封取回，所述下半球内设有端阻力传感器和多个孔压传感器，所述孔压传感器外设有孔压过滤环，端阻力传感器用于检测探头的贯入阻力，孔压过滤环则对土层孔隙水进行过滤渗入，通过孔压传感器检测孔隙水压力。

进一步的，所述上半球为半球体和圆柱体一体成型的结构，上半球和下半球通过螺纹丝扣可拆卸连接，方便将收回的土样从球型探头体中取出。

进一步的，所述孔压传感器设有13个，球型探头体底部设有1个孔压传感器，球型探头体赤道圈位置设有6个孔压传感器，6个孔压传感器沿圆周向均匀分布，赤道圈与球型探头体底部之间的中间位置设有6个孔压传感器，此处6个孔压传感器也沿圆周向均匀分布。

进一步的，所述球型探头体赤道圈位置的6个孔压传感器外设有孔压过滤环A，赤道圈与球型探头体底部之间的中间位置的6个孔压传感器外设有孔压过滤环B，孔压过滤环将孔压传感器包裹。

进一步的，所述端阻力传感器通过橡胶密封圈密封连接在下半球内，橡胶密封圈防止水和泥土的进入，且橡胶密封圈几乎不传递力。

进一步的，所述端阻力传感器和孔压传感器均与1号数据储存收发装置连接，传感器和数据储存收发装置之间为有线连接，可在球型探头内设置穿线通道进行走线。