[发明专利]港口码头淤积超软土强度原位测量系统及其工作方法

权利要求书

1.一种港口码头淤积超软土强度原位测量系统的工作方法，所述港口码头淤积超软土强度原位测量系统包括浮力系统（1）和装置主体（2），其特征在于，所述浮力系统（1）由18套浮力组件（200）构成，浮力组件（200）每3个一组将浮力系统（1）构成一个六方体，每个浮力组件（200）包括可充气气囊（202）和包裹在其外部的气囊保护壳（201），每个可充气气囊（202）的顶端连接高强度气管（203），高强度气管（203）的一端预留有气嘴（205），用于连接船载真空泵或者充气泵；每个可充气气囊（202）的顶端还安装有压力阀（204）；

所述装置主体（2）包括平台机架（301），平台机架（301）呈六角柱形，浮力系统（1）呈六方体包裹在平台机架（301）6个侧壁上，平台机架（301）内部竖直安装有贯入机构（303），位于平台机架（301）正上方中部设有吊点（309），平台机架（301）底部设有防沉陷板（310）；防沉陷板（310）的上表面设置有液压站（302）、液压贯入控制仓（304）、总体控制及数据采集仓（307）；液压贯入控制仓（304）通过线缆与液压站（302）、贯入机构（303）通讯控制连接，液压站（302）通过液压管与贯入机构（303）连接并提供动力，贯入机构（303）上竖直活动安装有测量探杆（306），测量探杆（306）的下端安装有测量探头（305），测量探头为球形全流动测试探头，平台机架（301）的顶面安装有无线传输天线（308），并与总体控制及数据采集仓（307）通讯连接，总体控制及数据采集仓（307）还通讯连接液压贯入控制仓（304）、测量探头（305）；

所述贯入机构（303）包括机构支架（501）, 机构支架（501）上装有贯入油缸（502），贯入油缸（502）的两侧设置有滑板（503），滑板（503）的底部固定安装有固定机械手（504），滑板（503）滑动安装有移动机械手（505），贯入油缸（502）能够进行上下动作，带动移动机械手（505）沿着滑板（503）上下移动，贯入油缸（502）的运动速度为2cm/s，固定机械手（504）和移动机械手（505）夹持测量探杆（306），进行夹持所述的测量探杆（306）和松开测量探杆（306）动作，测量探杆（306）的顶端安装有探杆导向（506），能够防止测量探杆（306）抖动，机构支架（501）的顶部设置有探杆位移传感器（507）并与总体控制及数据采集仓（307）通讯连接，用于探测测量探杆（306）向下和向上运动的距离；

所述测量探头（305）一侧为截面积100cm²的球形探头（601），球形探头（601）的下1/3球处镶嵌环形透水石（605）；另一侧为截面积10cm²的钢管连接段（602）并配有螺纹，能够与测量探杆（306）相连接，钢管连接段（602）内部安装光纤传感器（604），光纤传感器（604）通过光纤（603）与总体控制及数据采集仓（307）相连；

总体控制及数据采集仓（307）为耐压仓，内部放置的部件包括总控板（701）、采集仪（702）和总控电池（703），总控电池（703）为24V可充电锂电池，用于向总控板（701）和采集仪（702）供电，采集仪（702）通过光纤（603）与光纤传感器（604）相连；

具体步骤如下：

S1、测试准备工作：测试前收集作业区水深资料，了解每个作业站位的水深，准备船舶一条，船舶使用小型渔船即可，船舶配置包括发电机、真空泵、充气泵，配置一根气管，准备吊车，能够将测量系统起吊至水面；

S2、测量系统测试：入水前对测量系统进行检查，检查各个部件是否正常工作；检查完成后，浮力系统处于充气状态，开始进行测量系统的吊装；

S3、吊车将测量系统布放至水面后，测量系统呈漂浮状态，使用脱钩器自动脱钩或者蛙人辅助使测量系统脱离吊车；

S4、船舶靠近测量系统，将船上的气管与浮力系统的气嘴相连，并将测量系统的吊点与船舶相连，方便船舶将测量系统拖至作业点；

S5、到达作业点后，通过无线传输天线进行测量系统参数的设定，包括工作开始时间、贯入深度；

S6、启动真空泵，浮力系统的可充气气囊体积变小，测量系统缓慢下沉直至座底，保持真空泵开启，确保测量系统座底稳定；

S7、到达设定时间后，测量系统自动开始工作：启动贯入机构，将测量探头贯入沉积物内，贯入过程中采集仪实时采集光纤传感器获取的贯入阻力和孔隙水压力变化；当完成一个贯入行程后，执行下一个贯入行程，直至达到设定贯入深度；如果遇到硬土无法贯入，测量系统自动结束测试，回收测量探杆；

S8、完成测试后，贯入机构进行测量探杆回收，直至沉积物内的测量探杆全部回收完成；

S9、作业人员基于设定的贯入深度和测量系统的贯入速度，评估测量系统作业完成时间；确保测量系统完成测试后，将气管转接至充气泵，给可充气气囊充气；浮力系统体积变大，测量系统上浮，直至出水；

S10、无线传输天线露出水面后，自动与实验室内的控制电脑相连；控制电脑连接测量系统，进行数据的下载和处理；确保数据没有问题后，作业人员使用船舶将测量系统移动至下一点位；

S11、对于码头下方区域，可选择低潮时间段，使用小船将漂浮的测量系统拉至作业点位，开展测试工作；

S12、完成全部作业后，将测量系统托运至码头吊车附近，使用吊车将测量系统吊装至码头路面，完成整个测试过程。