一种快速评价海洋黏土强度弱化规律的全流动试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于岩土

【技术实现步骤摘要】
一种快速评价海洋黏土强度弱化规律的全流动试验装置及方法


[0001]本专利技术属于岩土
、
地质和环境等研究领域，具体涉及一种快速评价海洋黏土强度弱化规律的全流动试验装置及方法
。

技术介绍

[0002]应变软化特性是海洋软黏土的重要特征之一，在海洋工程设计及稳定性分析中需要着重被考虑
。
全流动触探仪
(T
‑
bar
或
Ball)
在海洋软黏土不排水抗剪强度测试中具有显著优点，包括操作简便
、
数据连续
、
测量精度高以及在土体强度应变软化特性测量中具有显著优点，通过全流动触探仪的多次循环贯入和拔出，可以获得触探仪贯入阻力随土体扰动程度
(
累积塑性应变
)
的衰减规律，通过简单分析即可获得海洋黏土大变形应变软化规律
。
目前已经在室内试验和原位地质勘察中广泛使用，用以获得土体不排水抗剪强度
、
应变软化规律
、
土体重塑强度等土体力学参数指标，服务于岩土工程设计及工程稳定性评价方面的工作
。
[0003]然而，在
Randolph
的
Challenges of offshore geotechnical engineering
一文中及
Chow
的
Free
‑
Falling Penetrometers:ALaboratory Investigation in Clay
一文中提到目前全流动触探仪在循环触探试验中存在两个主要问题：第一，由于现有实验装置限制，导致试验耗时长，为获得一点的土体应变软化规律，一般需要全流动触探仪的
10
次循环贯入和拔出试验，这将严重影响触探试验的测试效率，继而严重增加工程勘察成本；第二，传统循环触探试验装置需要在目标测点所属一定深度范围
(
一般选定5倍全流动触探仪探头直径
)
内进行全流动仪的循环贯入和拔出，获得不同扰动程度下的全流动触探仪的阻力衰减关系
。
通过选定单次贯入
/
拔出阻力的均值分析循环阻力随土体扰动程度间的衰减规律，获得某确定一深度的土体应变软化规律，难以获得沿深度变化的土体应变软化特征，而且会有非重塑土或原位土参与，导致测量数据不准确
。
综上所述，为克服既有原位触探试验装置中在土体大变形应变软化特性测量中存在的耗时
、
测试数据不连续等问题，基于传统全流动触探仪的工作原理进行结构优化，本专利技术拟提出一种快速评价海洋黏土强度弱化规律的全流动试验装置及方法
。

技术实现思路

[0004]针对已有实验装置无法实现快速
、
高效地量测软黏土的重塑土强度，本专利技术提出了一种多个
T(
或
Ball)
形探头的新型触探装置及使用该装置的一种快速而准确的测量土体参数的方法
。
该装置适用于软黏土的室内试验和原位实验，可以为海洋工程等一些相关含有软黏土地层的工程的合理设计和稳定性评价提供实验依据以及重要的参考
。
[0005]本专利技术的技术方案：
[0006]一种快速评价海洋黏土强度弱化规律的全流动试验装置，包括作动及采集系统
I
和土体强度测试系统
II
；
[0007]作动及采集系统
I
包括托缆终端设备
1、
数据采集器
2、
工作平台
3、
拖缆4和作动器5；工作平台3承载和搬运托缆终端设备
1、
数据采集器2至实验区域，托缆终端设备1通过托缆4与作动器5相连，并通过托缆4将作动器5下放至目标土层上方，作动器5与新型触探试验装置6配合工作，在土层中贯入的同时采集数据，以完成测量工作；
[0008]土体强度测试系统
II
包括数据采集线
7、
传力杆
8、
多个应变片
、
孔压传感器和新型触探试验装置6；新型触探试验装置6包括多个
T
形探头，多个
T
形探头从上至下首尾连接为一体结构，多个
T
形探头轴向方向是平行的，即一
T
形探头的竖向杆末端连接另一
T
形探头的横向杆的中心处，依次排布成鱼骨状，最下端的
T
形探头的横向杆接触土层，最上端的
T
形探头的竖向杆与传力杆8连接；各
T
形探头的横向杆下表面均设置有孔压传感器；在各
T
形探头的竖向杆与横向杆的交接处上方
、
竖向杆与另一探头的竖向杆交接处下方均设置有应变片；应变片与数据采集线7相连，数据采集线7再通过托缆4与数据采集器2连接，从而输出采集的数据
。
[0009]具体实现过程如下：工作平台3承载并运输所有的仪器设备，作动器5通过托缆4将与托缆终端设备1相连，作动器5和新型贯入装置6通过托缆4下放至目标测点上方；调整位置后启动作动器5开始贯入试验，新型贯入装置6贯入过程中采集到的传感器信号可通过托缆4传递到数据采集器2，在试验完成后对测量数据进行分析
。
[0010]T
形探头从上至下依次为第一
T
形探头
10、
第二
T
形探头
13、
第三
T
形探头
16
，第二
T
形探头
13
和第三
T
形探头
16
的轴向长度为
L
，直径为
D
；
T
形探头
‑
I 10
的轴向长度为
0.5L
，直径为
0.5D。
[0011]T
形探头与传力杆8通过螺纹式接头连接
。
[0012]T
形探头轴向截面的圆心之间距离均为
5D。
[0013]T
形探头替换为
Ball
形探头，即从上到下的
Ball
形探头，最上端的
Ball
形探头的直径为另外两个
Ball
形探头直径的一半
。
[0014]用上述全流动试验装置实现海洋黏土强度弱化规律和应变软化特性快速
、
连续测量方法，步骤如下：
[0015]步骤1：使用有三个变尺寸
T
形探头的新型触探试验装置，将其各个部件安装在同一平面，各个
T
形探头轴向相互平行并与传力杆轴向方向垂直，再连接作动器
。
新型触探试验装置由作动器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种快速评价海洋黏土强度弱化规律的全流动试验装置，其特征在于，该全流动试验装置包括作动及采集系统
I
和土体强度测试系统
II
；作动及采集系统Ⅰ包括托缆终端设备
(1)、
数据采集器
(2)、
工作平台
(3)、
拖缆
(4)
和作动器
(5)
；工作平台
(3)
承载和搬运托缆终端设备
(1)、
数据采集器
(2)
至实验区域，托缆终端设备
(1)
通过托缆4与作动器
(5)
相连，并通过托缆4将作动器
(5)
下放至目标土层上方，作动器
(5)
与新型触探试验装置
(6)
配合工作，在土层中贯入的同时采集数据，以完成测量工作；土体强度测试系统
II
包括数据采集线
(7)、
传力杆
(8)、
多个应变片
、
孔压传感器和新型触探试验装置
(6)
；新型触探试验装置
(6)
包括多个
T
形探头，多个
T
形探头从上至下首尾连接为一体结构，多个
T
形探头轴向方向是平行的，即一
T
形探头的竖向杆末端连接另一
T
形探头的横向杆的中心处，依次排布成鱼骨状，最下端的
T
形探头的横向杆接触土层，最上端的
T
形探头的竖向杆与传力杆
(8)
连接；各
T
形探头的横向杆下表面均设置有孔压传感器；在各
T
形探头的竖向杆与横向杆的交接处上方
、
竖向杆与另一探头的竖向杆交接处下方均设置有应变片；应变片与数据采集线
(7)
相连，数据采集线
(7)
再通过托缆4与数据采集器
(2)
连接，从而输出采集的数据
。2.
根据权利要求1所述的全流动试验装置，其特征在于，所述的
T
形探头从上至下依次为第一
T
形探头
(10)、
第二
T
形探头
(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩云瑞，李龙，杨庆，于龙，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：