一种适用于探测筒型基础沉贯阻力的条形静力触探探头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种适用于探测筒型基础沉贯阻力的条形静力触探探头，包括探杆、探头块、滑轨、侧摩阻滑块、套筒滑轨、端阻滑块、第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器；相较于传统的锥形静力触探探头在结构上与对筒型基础沉贯阻力的预测上有了改进与提升：本实用新型专利技术使用探头块测量土体的单位侧摩阻力与单位端阻力，用于预测筒型基础沉贯阻力。探头块在结构上与筒型基础更为接近，还原了筒壁与筒端的真实受力情况，测得的单位侧摩阻力与单位端阻力可以准确评估筒型基础的下沉阻力。

A strip static penetration probe suitable for detecting penetration resistance of cylinder foundation

The utility model discloses a strip type static penetration probe suitable for detecting the penetration resistance of cylinder foundation, which comprises a probe rod, a probe block, a slide rail, a side friction slider, a sleeve slide rail, an end resistance slider, a first pressure sensor, a second pressure sensor and a third pressure sensor; compared with the traditional cone-shaped static penetration probe in structure and the prediction of the penetration resistance of cylinder foundation The utility model uses a probe block to measure the unit side friction resistance and unit end resistance of the soil body, which is used to predict the penetration resistance of the cylinder foundation. The probe block is more similar to the cylinder foundation in structure, reducing the real stress situation of the cylinder wall and the cylinder end. The measured unit side friction and unit end resistance can accurately evaluate the sinking resistance of the cylinder foundation.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于探测筒型基础沉贯阻力的条形静力触探探头
本技术属于海洋工程土岩土勘察
，具体涉及一种适用于探测筒型基础沉贯阻力的条形静力触探探头。
技术介绍
随着世界经济迅猛发展，能源、环境和气候问题成为制约经济发展的主要因素，因此，清洁能源的开发是可持续发展的必然途径。风能作为一种清洁能源，具有蕴量巨大、可再生、分布广、无污染能诸多优点，同时风电技术也比较成熟，成本不断降低，是目前应用规模最大的新能源发电方式。发展风电已成为许多国家推进能源转型的核心内容和应对气候变化的重要途径，也是我国深入推进能源生产和消费革命、促进大气污染防治的重要手段。筒型基础是近几年逐渐受到重视的海上风电基础型式，与其他海洋基础相比，筒型基础利用从筒内泵出气/水形成压力压差提供贯入力，具有安装周期短，节约钢材，可重复利用等诸多优点，在降低工程造价和循环利用方面具有明显的优越性，具有广泛的应用前景。筒型基础安装过程由自重贯入与负压贯入两个阶段组成，两个阶段贯入阻力的准确计算是其安装成功的关键。筒型基础的沉贯阻力的计算依靠土体的物理性指标与力学参数，这些参数主要通过原位CPT贯入试验或取样室内土工试验获得，但是大量工程实践表明，两种方法获得的土体参数很难准确评估筒型基础的沉贯阻力。这是由于原位CPT测试方法中，CPT贯入试验的探头型式为锥形，在结构上与筒型基础有较大差别；室内土工试验中所用的土样在获取过程中经过了扰动，很难反映原状土的性质。因此，针对目前存在问题，提出了一种适用于探测筒型基础沉贯阻力的条形静力触探探头，与传统锥形探头相比，探头块与筒型基础的薄壁结构更为相近，测得的土体力学参数可以准确计算筒型基础的沉贯阻力。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于探测筒型基础沉贯阻力的条形静力触探探头。本技术是通过以下技术方案实现的：一种适用于探测筒型基础沉贯阻力的条形静力触探探头，包括探杆、探头块、滑轨、侧摩阻滑块、套筒滑轨、端阻滑块、第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器；探头块为长方体，即底面为长方形的直四棱柱，在所述探头块的上端面设置探杆，在所述探头块的侧壁上分别开有第一长方体槽和第二长方体槽，第一长方体槽和第二长方体槽可位于探头块的同一侧壁或不同的侧壁上，在第一长方体槽内设置有竖直的滑轨，在滑轨上设置可沿其上下滑动的侧摩阻滑块；在所述探头块的下端设置有套筒滑轨，在探头块下方设置有可沿套筒滑轨上下滑动的端阻滑块；在第二长方体槽内设置有孔压传感器；在所述探杆与探头块的连接处设置有第一压力传感器，在所述长方体槽的上壁上与侧摩阻滑块相对的位置上设置有第二压力传感器，在所述探头块下端面与端阻滑块相对的位置上设置有第三压力传感器。在上述技术方案中，所述侧摩阻滑块的外壁与探头块开有长方体槽一侧的外壁位于同一直线上。在上述技术方案中，所述端阻滑块与探头块具有相等的横截面面积。在上述技术方案中，所述滑轨的数量为2。在上述技术方案中，所述套筒滑轨的数量为2。在上述技术方案中，所述所述端阻滑块设置于2套筒滑轨之间的中点处。在上述技术方案中，所述孔压传感器的设置方式为沿竖直方向等距排布。在上述技术方案中，所述孔压传感器的数量为3-5个。在上述技术方案中，所述探杆的上端连接有液压驱动装置。在上述技术方案中，所述探杆为钢制。一种条形静力触探探头在探测筒型基础沉贯阻力中的应用，可利用上述探头验证压力值测量值的准确性，方法如下：将第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器，三个压力传感器的测量压力带入下式(1)中，验证公式两侧是否相等，如果相等则证明探头测试值数据可靠，如果不相等，则证明探头测试值数据不可靠，用于测试的压力传感器可能存在故障；P总＝Afs1+Q-G(1)其中，P总为沉贯总阻力，P总＝P+G，P为贯入过程中外部施加力的大小，单位是kN，G为探头的总重量，单位是kN。A为探头块总的侧面积；fs1为沉贯深度处单位侧摩阻力，单位是kN/m2，fs1＝(P1+G1)/As1，第二压力传感器测得的侧摩阻力为Fs，单位是kN/m2，侧摩阻力Fs＝P1+G1，其中侧摩阻滑块与土体接触面积为As1，单位是m2。Q为端阻力，单位是kN，Q＝P2+G2，第三压力传感器测量的压力值P2为贯入深度处端阻力滑块的端阻力减去阻端阻滑块的自重G2。本技术的优点和有益效果为：1、一种适用于探测筒型基础沉贯阻力的条形静力触探探头，相较于传统的锥形静力触探探头在结构上与对筒型基础沉贯阻力的预测上有了改进与提升：本技术使用探头块测量土体的单位侧摩阻力与单位端阻力，用于预测筒型基础沉贯阻力。探头块在结构上与筒型基础更为接近，还原了筒壁与筒端的真实受力情况，测得的单位侧摩阻力与单位端阻力可以准确评估筒型基础的下沉阻力。2、探头块结构上安装有第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器，三个压力传感器的测量压力结果关系应为：P总＝Afs1+Q-G(A为探头块总的侧面积)。因此，三个压力传感器的测量压力值可以相互印证，如满足三个压力传感器压力关系，说明测量数据的可靠性，如不满足，说明传感器可能出现问题，需要做相应的仪器检测，即探头块可以实现测量数据的自我验证，保证测量数据的准确性。附图说明图1为本技术侧视结构示意图。图2为本技术俯视结构示意图。其中：1为探杆，2为第一压力传感器，3为探头块，4为第二压力传感器，5为滑轨，6为侧摩阻滑块，7为孔压传感器，8为套筒滑轨，9为第三压力传感器，10为端阻滑块。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面结合具体实施例进一步说明本技术的技术方案。实施例1一种适用于探测筒型基础沉贯阻力的条形静力触探探头，包括探头块、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、孔压传感器、滑轨、侧摩阻滑块、端阻滑块、套筒滑轨，其中探头块为长方体，即底面为长方形的直四棱柱，长3cm、宽0.8cm、高5cm，在所述探头块的侧壁上开有第一长方体槽，在第一长方体槽内设置有竖直的滑轨，在滑轨上设置可沿其上下滑动的侧摩阻滑块；在所述探头块的下端设置有套筒滑轨，在探头块下方设置有可沿套筒滑轨上下滑动的端阻滑块；在探头块的上端面设置第一压力传感器，在所述长方体槽的上壁上与侧摩阻滑块相对的位置上设置有第二压力传感器，在所述探头块下端面与端阻滑块相对的位置上设置有第三压力传感器。所述第一压力传感器安装在探头块顶部，用于测量贯入过程中外部施加力的大小P，其中探头块及探头内部结构的总重量为G，则沉贯总阻力为P总＝P+G所述第二压力传感器安装在侧摩阻滑块的上部，用于测量贯入过程中的侧摩阻力Fs。侧摩阻滑块与探头块通过滑轨连接，目的是消除滑块与探头本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于探测筒型基础沉贯阻力的条形静力触探探头，其特征在于：包括探杆、探头块、滑轨、侧摩阻滑块、套筒滑轨、端阻滑块、第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器；/n探头块为长方体，即底面为长方形的直四棱柱，在所述探头块的上端面设置探杆，在所述探头块的侧壁上分别开有第一长方体槽和第二长方体槽，第一长方体槽和第二长方体槽可位于探头块的同一侧壁或不同的侧壁上，在第一长方体槽内设置有竖直的滑轨，在滑轨上设置可沿其上下滑动的侧摩阻滑块；在所述探头块的下端设置有套筒滑轨，在探头块下方设置有可沿套筒滑轨上下滑动的端阻滑块；在第二长方体槽内设置有孔压传感器；/n在所述探杆与探头块的连接处设置有第一压力传感器，在所述长方体槽的上壁上与侧摩阻滑块相对的位置上设置有第二压力传感器，在所述探头块下端面与端阻滑块相对的位置上设置有第三压力传感器。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于探测筒型基础沉贯阻力的条形静力触探探头，其特征在于：包括探杆、探头块、滑轨、侧摩阻滑块、套筒滑轨、端阻滑块、第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器；
探头块为长方体，即底面为长方形的直四棱柱，在所述探头块的上端面设置探杆，在所述探头块的侧壁上分别开有第一长方体槽和第二长方体槽，第一长方体槽和第二长方体槽可位于探头块的同一侧壁或不同的侧壁上，在第一长方体槽内设置有竖直的滑轨，在滑轨上设置可沿其上下滑动的侧摩阻滑块；在所述探头块的下端设置有套筒滑轨，在探头块下方设置有可沿套筒滑轨上下滑动的端阻滑块；在第二长方体槽内设置有孔压传感器；
在所述探杆与探头块的连接处设置有第一压力传感器，在所述长方体槽的上壁上与侧摩阻滑块相对的位置上设置有第二压力传感器，在所述探头块下端面与端阻滑块相对的位置上设置有第三压力传感器。


2.根据权利要求1所述的一种适用于探测筒型基础沉贯阻力的条形静力触探探头，其特征在于：所述侧摩阻滑块的外壁与探头块开有长方体槽一侧的外壁位于同一直线上。


3.根据权利要求1所述的一种适用于探测筒型基础沉贯阻力的条形静力触探探头，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘润，马文冠，练继建，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津;12