[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

说明书

本发明提供了一种港口码头淤积超软土强度原位测量系统及其工作方法,包括包括浮力系统和装置主体。通过本发明的技术方案能够实现测量装置自主下沉和上浮，工作过程不依托大型作业船只，首次实现了码头下方淤泥强度的原位测试；使用球形探头全流动贯入超软土，采用光纤高精度传感器，探杆采用液压贯入，具有测量深度大、测量强度准的特征；具备无线传输功能，站点之间无需回收下载数据，极大的提高了工作效率。

技术领域

本发明涉及海洋工程地质技术领域，具体而言，特别涉及一种港口码头淤积超软土强度原位测量系统及其工作方法。

背景技术

我国沿海重大港口桩基码头泊位数已经达到3200余个，已经占总泊位数的66%，大部分桩基码头位于淤泥-粉砂质海岸，存在严重的泥沙回淤问题。新淤积的沉积物均为超软土，具有含水量高、强度低、透水性差的特点。精确测量码头周边超软土强度是评估码头运营状况、开展码头清淤的基础，是预测泥沙回淤演变机理、淤积岸坡灾变及桩基损伤机理的前提，具有重要的工程和科学意义。

对于超软土强度的主要有现场原位测试和室内常规试验两种方法。其中原位测试试验中常用的方式为静力触探试验和现场十字板剪切试验，但是由于码头淤积超软土强度过小，存在测量误差较大的难题。而室内常规试验方法主要有现场取样和土体制备的困难，且由于采样对土体的破坏，其测量误差也相对较大。桩基码头下方由于净空较小，目前尚无原位测试该区域淤泥强度的装置。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种港口码头淤积超软土强度原位测量系统及其工作方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种港口码头淤积超软土强度原位测量系统，包括浮力系统和装置主体，浮力系统由18套浮力组件构成，浮力组件每3各一组将浮力系统构成一个六方体，每个浮力组件包括可充气气囊和包裹在其外部的气囊保护壳，每个可充气气囊的顶端连接高强度气管，高强度气管的一端预留有气嘴，用于连接船载真空泵或者充气泵；每个可充气气囊的顶端还安装有压力阀；

装置主体包括平台机架，平台机架呈六角柱形，浮力系统呈六方体包裹在其6个侧壁上，其内部竖直安装有贯入机构，位于平台机架正上方中部设有吊点，平台机架底部设有防沉陷板；防沉陷板的上表面设置有液压站、液压贯入控制仓、总体控制及数据采集仓；液压贯入控制仓通过线缆与液压站、贯入机构通讯控制连接，液压站通过液压管与贯入机构连接并提供动力，贯入机构上竖直活动安装有测量探杆，测量探杆的下端安装有测量探头，测量探头为球形全流动测试探头，平台机架的顶面安装有无线传输天线，并与总体控制及数据采集仓通讯连接，总体控制及数据采集仓还通讯连接液压贯入控制仓、测量探头。

作为优选方案，平台机架的外框架结构采用316L不锈钢材料焊接。

作为优选方案，所述贯入机构包括机构支架, 机构支架上装有贯入油缸，贯入油缸的两侧设置有滑板，滑板的底部固定安装有固定机械手，滑板滑动安装有移动机械手，贯入油缸能够进行上下动作，带动移动机械手沿着滑板上下移动，贯入油缸的运动速度为2cm/s，固定机械手和移动机械手加持测量探杆，进行加持所述的测量探杆和松开测量探杆动作，测量探杆的顶端安装有探杆导向，可以防止测量探杆抖动，机构支架的顶部设置有探杆位移传感器并与总体控制及数据采集仓通讯连接，用于探测测量探杆向下和向上运动的距离。

进一步地，液压站通过液压管与贯入机构中的贯入油缸、固定机械手和移动机械手相连，液压站内为液压电机和液压油。

进一步地，机构支架、贯入油缸、滑板、固定机械手、移动机械手、探杆导向的外壳均采用316L不锈钢材料。

作为优选方案，测量探杆采用316L不锈钢材料制造形成，选用截面积为10cm²的中空钢管，单根测量探杆长2m，两端具有螺纹。