【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤传感及非接触电阻率技术的海洋土触变特性测试系统及方法
本专利技术属于土木工程
,涉及一种海洋软土触变强度恢复的测试评价方法,尤其涉及一种基于光纤传感及非接触电阻率技术的海洋土触变特性测试系统及方法。
技术介绍
随着海洋强国战略的推进,海洋资源与海洋空间的开发和利用正在如火如荼的进行当中。建设海洋强国,必须进一步认识海洋、经略海洋,加快海洋科技研究创新的步伐。对于多数海洋构筑物,海床是海洋空间结构物的“扎根”的土壤,海床地基和基础的稳定性对海洋结构物的稳定和安全具有至关重要的作用。海床地基在波浪荷载、地震荷载及由结构物间接传递的各类动荷载作用下,土体结构性遭到破坏,诱发强度刚度的退化、超孔压以及塑性应变的累计。海洋土在动荷载作用下的软化灾变将进一步的降低海洋结构物基础的承载力降低,诱发大变形破坏,严重影响海洋构筑物的安全。在外界不利震动荷载消失后,随时间的增长土体的结构和强度将逐渐恢复,岩土工程中将扰动后土体强度随时间的增长而逐渐恢复的现象定义为触变。对于处于相对软弱土层的海洋构筑物基础来说,科学认识海洋土软化后的强度恢复特性,对于海洋锚固基础的优化设计以及运营过程中的安全评估有着至关重要的意义。因此研究海洋软土的触变性,准确评价扰动后的强度恢复特性,对于海床稳定性评价和海洋锚固基础的优化设计方面有重要工程应用价值。目前,对于饱和软土触变特性的评价主要通过试验手段,研究随时间的推移土体结构及不排水强度的恢复特性。有别于陆地软土,海洋软土的强度往往较低,尤其对于深海软土来说,其强度一般在 ...
【技术保护点】
1.一种基于光纤传感及非接触电阻率技术的海洋土触变特性测试系统,其特征在于,该海洋土触变特性测试系统包括基于变压器原理的无电极非接触土体电阻率测试装置、利用光纤布拉格光栅实现测量土体小变形收缩量的测试装置以及一种利用落锥法测试土体不排水抗剪强度的测试装置;/n利用无电极非接触土体电阻率测试装置获得土体电阻率ρ(t),利用测量土体小变形收缩量的测试装置获得土体触变收缩变形量Δε(t),利用土体不排水抗剪强度的测试装置获得土体抗剪强度S
【技术特征摘要】
1.一种基于光纤传感及非接触电阻率技术的海洋土触变特性测试系统,其特征在于,该海洋土触变特性测试系统包括基于变压器原理的无电极非接触土体电阻率测试装置、利用光纤布拉格光栅实现测量土体小变形收缩量的测试装置以及一种利用落锥法测试土体不排水抗剪强度的测试装置;
利用无电极非接触土体电阻率测试装置获得土体电阻率ρ(t),利用测量土体小变形收缩量的测试装置获得土体触变收缩变形量Δε(t),利用土体不排水抗剪强度的测试装置获得土体抗剪强度Su(t),利用数学拟合及归一化方法,建立无量纲的土体触变强度比率N(t)同归一化的土样的电阻率土样的变形量Δεt(t)函数关系,从而快速判定某种海洋土的触变强度恢复特性;
所述基于变压器原理的无电极非接触土体电阻率测试装置主要由初级线圈(1)、变频交流电源(2)、磁导铁芯(3)、环状土样容器(4A)、环状土样容器(4B)、测试土样(5A)、测试土样(5B)、电压测试线圈(6)、电压表(7)、小电流传感器(8)、电流表(9)和基座(14)组成;其中,初级线圈(1)与变频交流电源(2)串联,提供电力;磁导铁芯(3)为方形框架结构,初级线圈(1)紧密缠绕于磁导铁芯(3)一侧臂,环状土样容器(4A)和环状土样容器(4B)为一环线圈,穿过磁导铁芯(3)另一侧臂,整体构成升压变压器;电压测试线圈(6)环绕置于环状土样容器(4A)上侧,并与电压表(7)连接用于测试电压测试线圈(6)的电压;小电流传感器(8)环绕环状土样容器(4A)上,并与电流表(9)连接,用于测试通过测试土样(5A)的电流;基座(14)上设置有固定架,环状土样容器(4A)和环状土样容器(4B)侧壁外侧打孔形成搭接槽,固定架与环状土样容器(4A)和环状土样容器(4B)的搭接槽固连,构成测试装置框架结构;
所述利用光纤布拉格光栅实现测量土体小变形收缩量的测试装置包括激光发射器(10)、光纤布拉格光栅传感器(11)、调制解调器(12)、计算机(13)和温度补偿光纤(18);其中,激光发射器(10)分别与光纤布拉格光栅传感器(11)、温度补偿光纤(18)直连,为测试装置提供光信号;光纤布拉格光栅传感器(11)由三根平行的光纤并联组成,分别预先埋入测试土样的土环中内接三角形的三个顶点处;温度补偿光纤(18)置放于土环外;光纤布拉格光栅传感器(11)和温度补偿光纤(18)分别依次与调制解调器(12)和计算机(13)连接,用以转换光信号为电信号并换算得到土体竖向变形收缩的应变值;
一种利用落锥法测试土体不排水抗剪强度的测试装置,包括标准落锥(15)、位移计(16)和落锥计支座(17);所述标准落锥(15)与位移计(16)相连,标准落锥下端尖头在测量前紧贴测试土样上表面,在测量时由静止释放标准落锥(15...
【专利技术属性】
技术研发人员:裴华富,孙安元,杨庆,杨钢,田世豪,张敏捷,
申请(专利权)人:大连理工大学,
类型:发明
国别省市:辽宁;21
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