本發(fā)明是一種單輪式海床靜力觸探貫入設(shè)備，特別是巖土工程領(lǐng)域中一種能夠快速地測試海底土層力學(xué)性質(zhì)的靜力觸探設(shè)備，更是一種能夠直接獲取巖土參數(shù)的原位測試裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，技術(shù)不斷地提高，交流變得日益頻繁，因此跨海大橋、過江隧道都隨處可見，此外海洋資源的開發(fā)，海上風(fēng)電的興起都需要獲取水下原位準(zhǔn)確的巖土參數(shù)。水下土的取樣很困難，加上取樣造成的擾動(dòng)都為設(shè)計(jì)、生產(chǎn)帶來很多問題，因此水上靜力觸探成為了一種理想的獲取巖土參數(shù)的手段。水上靜力觸探即是將靜力觸探設(shè)備通過船只運(yùn)到需要測試的地方，通過船上的起重設(shè)備，用纜繩將貫入設(shè)備放置在海床上，通過貫入設(shè)備連續(xù)地將靜力觸探探頭貫入土中，獲取錐尖阻力、側(cè)壁摩阻力以及孔隙水壓力參數(shù)，通過參數(shù)的分析準(zhǔn)確地計(jì)算出土的各項(xiàng)參數(shù)。由于海上項(xiàng)目深度大，目前的貫入設(shè)備都需要人工連接探桿，且不能完全自動(dòng)化，耗時(shí)耗力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的需要人工連接探桿，不能完全自動(dòng)化，耗時(shí)耗力等不足，提供一種單輪式海床靜力觸探貫入設(shè)備。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種單輪式海床靜力觸探貫入設(shè)備，包括轉(zhuǎn)輪(1)、機(jī)架、貫入儀(4)、電機(jī)(5)、蓄電池(8)、承臺(9)，所述蓄電池(8)安裝在承臺(9)內(nèi)部，所述貫入儀(4)、機(jī)架安裝在承臺(9)上，所述轉(zhuǎn)輪(1)安裝在機(jī)架上，所述轉(zhuǎn)輪(1)上繞卷有鏈?zhǔn)届o力觸探探桿，所述鏈?zhǔn)届o力觸探探桿的首端上設(shè)置有靜力觸探探頭(10)；所述鏈?zhǔn)届o力觸探探桿的首端伸入貫入儀(4)內(nèi)，所述電機(jī)(5)用于驅(qū)動(dòng)貫入儀(4)，而所述貫入儀(4)用于將鏈?zhǔn)届o力觸探探桿貫入到土中及從土中提升。

進(jìn)一步的，所述鏈?zhǔn)届o力觸探探桿包括一節(jié)以上的靜力觸探探桿(12)，所述靜力觸探探桿(12)為圓臺狀，且上底面直徑大于下底面直徑，所述靜力觸探探桿(12)的上底面內(nèi)壁設(shè)有環(huán)狀凹槽(13)，而下底面外壁設(shè)有環(huán)狀凸起部(14)，通過下底面的凸起部卡入相鄰一節(jié)上底面的凹槽進(jìn)行連接；所述鏈?zhǔn)届o力觸探探桿由鋼纜(11)進(jìn)行串連。

進(jìn)一步的，所述承臺(9)上設(shè)有水動(dòng)力發(fā)電機(jī)(6)，所述水動(dòng)力發(fā)電機(jī)(6)為蓄電池蓄電，所述水動(dòng)力發(fā)電機(jī)(6)通過支座(7)安裝在所述承臺(9)上。

進(jìn)一步的，所述水動(dòng)力發(fā)電機(jī)(6)外殼為圓筒，圓筒為中空結(jié)構(gòu)，所述圓筒內(nèi)部有一螺旋槳，螺旋槳一側(cè)安裝有一圓形線圈，所述圓筒內(nèi)壁兩側(cè)對稱安裝有兩塊磁鐵，一塊為S級，一塊為N級，所述線圈與蓄電池電連接。

進(jìn)一步的，所述承臺(9)為一個(gè)長方體，其長度為2m～2.5m，寬度為2m～2.5m，高為0.5m～0.75m；所述轉(zhuǎn)輪(1)半徑為0.75m～1m。

進(jìn)一步的，所述機(jī)架主要由墊夾板(2)和鋼架(3)組成，所述轉(zhuǎn)輪(1)中心有空心圓柱作為軸連接墊夾板(2)和鋼架(3)，所述鋼架(3)采用的鋼材厚度＞5mm，高度為3m～4m，所述墊夾板(2)主要為兩塊鋼板。

本發(fā)明的有益效果為：

與傳統(tǒng)海床式孔壓靜力觸探設(shè)備相比，本發(fā)明解決了放置在水下靜力觸探探頭不能連續(xù)貫入的缺點(diǎn)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)貫入儀，從而使靜力觸探探頭連續(xù)貫入，且不需要每隔一米人工連接探桿，通過靜力觸探探頭連續(xù)、勻速貫入獲取錐尖阻力、側(cè)壁摩阻力以及孔隙水壓力參數(shù)，再通過計(jì)算公式求出土的準(zhǔn)確參數(shù)。獲得的參數(shù)不要進(jìn)行角度校正，大大地減少了工作量。本發(fā)明具有快速性、連續(xù)性、可靠性和可重復(fù)性的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明單輪式海床靜力觸探貫入設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明單輪式海床靜力觸探貫入設(shè)備的鏈?zhǔn)届o力觸探探桿連接示意圖；

圖3是本發(fā)明單輪式海床靜力觸探貫入設(shè)備的單個(gè)靜力觸探探桿剖面圖。

附圖標(biāo)記說明

1-轉(zhuǎn)輪、2-墊夾板、3-鋼架、4-貫入儀、5-電機(jī)、6-水動(dòng)力發(fā)電機(jī)、7-支座、8-蓄電池、9-承臺、10-靜力觸探探頭、11-鋼纜、12-靜力觸探探桿、13-凹槽、14-凸起部。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示的單輪式海床靜力觸探貫入設(shè)備，包括轉(zhuǎn)輪、機(jī)架、貫入儀、電機(jī)、蓄電池、承臺。蓄電池安裝在承臺內(nèi)部，貫入儀、機(jī)架安裝在承臺上，轉(zhuǎn)輪安裝在機(jī)架上，轉(zhuǎn)輪上繞卷有鏈?zhǔn)届o力觸探探桿，鏈?zhǔn)届o力觸探探桿的首端上設(shè)置有靜力觸探探頭。鏈?zhǔn)届o力觸探探桿的首端伸入貫入儀內(nèi)，電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)貫入儀，貫入儀用于將鏈?zhǔn)届o力觸探探桿貫入到土中及從土中提升。

承臺上設(shè)有水動(dòng)力發(fā)電機(jī)，為蓄電池蓄電，水動(dòng)力發(fā)電機(jī)通過支座安裝在承臺上。水動(dòng)力發(fā)電機(jī)外殼為圓筒，圓筒為中空結(jié)構(gòu)，圓筒內(nèi)部有一螺旋槳，螺旋槳一側(cè)安裝有一圓形線圈。圓筒內(nèi)壁兩側(cè)對稱安裝有兩塊磁鐵，一塊為S級，一塊為N級。水流可以通過圓筒，帶動(dòng)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈通過螺旋槳帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)磁生電的原理將產(chǎn)生的電量傳遞給蓄電池。

承臺為一個(gè)長方體，其長度為2m～2.5m，寬度為2m～2.5m，高為0.5m～0.75m。轉(zhuǎn)輪半徑為0.75m～1m。機(jī)架主要由墊夾板和鋼架組成，轉(zhuǎn)輪中心有空心圓柱作為軸連接墊夾板和鋼架，鋼架采用的鋼材厚度＞5mm，高度為3m～4m，墊夾板主要為兩塊鋼板。

如圖2所示，鏈?zhǔn)届o力觸探探桿包括一節(jié)以上的靜力觸探探桿，靜力觸探探桿為圓臺狀，且上底面直徑大于下底面直徑，靜力觸探探桿的上底面內(nèi)壁設(shè)有環(huán)狀凹槽，而下底面外壁設(shè)有環(huán)狀凸起部，通過下底面的凸起部卡入相鄰一節(jié)上底面的凹槽進(jìn)行連接。鏈?zhǔn)届o力觸探探桿由鋼纜進(jìn)行串連。

下面闡述應(yīng)用本發(fā)明的具體方法步驟及相應(yīng)工作原理：

使用輪船或者搭建水上平臺，用起吊設(shè)備將本裝置吊裝至水下需要試驗(yàn)的地點(diǎn)，承臺支撐整個(gè)設(shè)備，蓄電池為電機(jī)供電。啟動(dòng)電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)貫入儀帶動(dòng)鏈?zhǔn)届o力觸探探桿向土中貫入。鏈?zhǔn)届o力觸探探桿與轉(zhuǎn)輪間的摩擦力帶動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，向土中貫入時(shí)，由于擠壓作用轉(zhuǎn)輪上的鏈?zhǔn)届o力觸探探桿被壓緊，直徑小的下底面滑向相鄰一節(jié)靜力觸探探桿的上底面，進(jìn)一步的凸起部卡入凹槽形成直桿實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定連接。當(dāng)靜力觸探探頭完全豎直時(shí)通過連續(xù)、勻速貫入獲取錐尖阻力、側(cè)壁摩阻力以及孔隙水壓力參數(shù)，貫入過程不需要人工增加探桿，由設(shè)備自行工作，減少了工作量。

在工作結(jié)束后，在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，調(diào)控貫入儀帶動(dòng)鏈?zhǔn)届o力觸探探桿從土中提升。由于探頭在土中，向上提升時(shí)會(huì)有足夠的摩擦力，以及探頭的自重使提升時(shí)嵌入凹槽的凸起部能順利滑出，從而解除靜力觸探探桿間的連接，而鋼纜不會(huì)使靜力觸探探桿散亂。當(dāng)探頭離地面很近，土中摩擦力較小時(shí)，就可通過人工取下最后幾節(jié)探桿直接收回。

設(shè)備承臺上的水動(dòng)力發(fā)電機(jī)，通過水流在發(fā)電機(jī)內(nèi)部的流通，帶動(dòng)螺旋槳與線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，由磁生電的原理產(chǎn)生電提供給蓄電池，實(shí)現(xiàn)持續(xù)供電。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。