[实用新型]一种微型室内静力触探测试系统

说明书

本实用新型公开了一种微型室内静力触探测试系统，属于土木工程领域。针对传统的电测静力触探试验装置的精度不足，抗干扰能力差，不适用于室内试验等问题，本实用新型提供一种利用光纤光栅传感器作为量测部件的微型静力触探探头，并改良静力触探的贯入装置，使其具有精度高、抗干扰能力强的特点。本实用新型主要包括探头部分、贯入装置以及环境温度箱三个部分，利用光纤光栅传感器作为探头内部的高精度量测部件，给出了光纤光栅应变值与不排水抗剪强度的关系式，并利用多个不同尺寸的探头同时贯入的试验，提出了得到室内海洋软土不排水抗剪强度的优选方法。

技术领域

本实用新型属于土木工程领域，涉及一种静力触探测试装置及方法，尤其涉及一种利用光纤光栅传感器作为量测部件的海洋软土强度测试方法。

背景技术

静力触探作为一种测试和勘探手段，测试结果可获得试验土体的抗剪强度、灵敏度等，用来评价土体工程性质的试验参数，以此判断评估地基承载及稳定特性，目前静力触探测试技术在海洋软土的现场试验勘探已有着较为广泛的应用。

静力触探方法在试验中广泛应用的同时，也存在一些问题，例如由于触探锥尖面积小、测试量程大等问题对于海洋软土及超软土的测试结果误差较大，不能满足使用要求。另一方面现场测试受限于测试环境的影响贯入速率及垂直度很难得到保障，同时传统的电阻式传感器的测试精度易受水、温度、盐分、电磁等因素的干扰，这些问题成为影响静力触探方法测试准确度的主要影响因素。针对这些问题，提出一种测试精度高、抗干扰能力强的静力触探测试系统及方法就尤为重要。

本实用新型提供一种微型室内静力触探测试系统及方法，利用不同尺寸的探头进行静力触探试验，将最适用于室内海洋软土试验的探头尺寸作为优选，可减少现场试验各类不确定性因素的影响，同时利用耐腐蚀性好、抗干扰能力强，精度高、稳定性好的光纤光栅作为应变测试原件，对于提高测试精度，准确反映试验土样的物理力学特性具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种微型室内静力触探测试系统及方法，以克服现有手段的不足。利用精度高、抗干扰能力强、耐腐蚀性好的光纤光栅作为探头内部的应力测量手段，同时提出得到海洋软土的不排水抗剪强度的优选方法。

本实用新型的技术方案：

一种微型室内静力触探测试系统，该测试系统包括探头、中空探杆16、孔隙可调式移动滑块17、滑块定位螺栓18、光纤光栅波长解调仪19、试验土样20、直线模组21、步进式电机22、环境温度箱23和温度传感器24；所述的探头包括变形柱1、光纤光栅测斜传感器底座2、摩擦套筒3、锥尖4、光纤光栅应变片5、探杆接头6、光纤光栅测斜传感器7、孔隙水阀芯8、柔性滤网一9、密封头10、光缆11、密封圈一12、密封圈二13、密封圈三14和柔性滤网二15；

所述变形柱1中间开有通孔，便于光缆11穿过；变形柱1的上部直径小，中下部直径大；中部的柱身上设有两对凹槽，两对凹槽上下分布，每对凹槽对称设置于变形柱1的径向方向，变形柱1的下部轴向开设空腔，为光纤光栅测斜传感器7提供安放空间；

所述变形柱1的中下部外侧套设摩擦套筒3，摩擦套筒3上端延伸至变形柱1小直径部分，下端超过变形柱1下端；变形柱1与摩擦套筒3之间螺纹连接，且凹槽中设有光纤光栅应变片5，位于上方的一对光纤光栅应变片5能够得到锥尖阻力加侧壁摩阻力共同作用的应变值；位于下方的一对光纤光栅应变片5能够得到锥尖阻力作用的应变值；

所述变形柱1的上部套设探杆接头6，所述的探杆接头6为三级阶梯轴状，两端的阶梯轴直径小，中间阶梯轴的直径大，且外径与摩擦套筒3的外径一致；探杆接头6下端的阶梯轴插入变形柱1与摩擦套筒3上端之间的空隙中，实现固连，并且，探杆接头6轴肩与摩擦套筒3上端面之间设置柔性滤网二15，允许孔隙水进入，为变形柱1产生一定程度的变形提供空间；变形柱1上端与探杆接头6上端通过密封头10密封，用于防止水进入影响变形柱的性质；