一种可以同时测量T-Bar所受吸力和阻力的新型T-Bar装置

摘要

本发明属于海洋工程土工试验软黏土测试技术领域，提供了一种可以同时测量T‑Bar所受吸力和阻力的新型T‑Bar装置，将T‑Bar探头分为上下两瓣，分别传力给两个测力传感器，用以同时测得T‑Bar在运动中所受到的吸力和阻力的新型T‑Bar探头，包括作动装置和数据采集设备。本发明设备结构新颖，使用方便，造价低廉、操作简单，能够较为准确地同时测量T‑Bar在软黏土中循环运动时所受吸力和阻力，便于对T‑Bar机制进行进一步分析。

说明书

技术领域

本发明属于海洋工程土工试验软黏土测试技术领域，涉及一种可以同时测量T-Bar所受吸力和阻力的新型T-Bar装置。

背景技术

随着近年来海洋工程不断发展，海洋工程逐渐由近海、浅海向远海、深海转变，其规模也不断增大。这对海洋工程设计时土的承载力的勘测以及土工模型试验中黏土参数的测量提出了更高的要求。Randolph于1996年提出了适用于海底软土的T型全流触探仪(T-Bar)，并指出其可用于软土不排水抗剪强度测试。T-Bar测量软黏土的不水抗剪强度具有可靠性。随着工程规模的扩大，测试精度要求的提高，静力触探测试技术不断进步。T-Bar具有高效率、高精度、低成本的特点，在黏土测试中得到了广泛应用。新型传感器的使用针对性地拓宽了静力触探测试的功能及精度。目前国内全流触探仪的研究总体处于起步阶段。我国迫切需要设计研发出广泛适用于本国海底软土环境的测试设备。在海洋平台领域，可移动采储平台自拔桩时基础底部的吸力是不利因素。在实际工程中如果没有采取工程措施减小底面与土体间的吸附力，人员设备存在较大风险，因此需要对消除基底吸力的措施进行论证。而目前静力触探测试技术中的T-Bar只能测试出贯入过程的阻力和孔压，对于循环触探时探头不同表面方向所受的吸附力与阻力并不能分别具体量化，这是海洋工程吸力研究的一大困难。

本发明提出一种将T-Bar探头分为上下两瓣分别传力给两个测力传感器用以同时测得T-Bar在运动中所受到的吸力和阻力的新型T-Bar探头。

发明内容

本发明提出一种可以同时测量T-Bar所受吸力和阻力的新型T-Bar装置，分为新型T-Bar探头，作动装置和数据采集设备。

本发明的技术方案：

一种可以同时测量T-Bar所受吸力和阻力的新型T-Bar装置，将T-Bar探头分为上下两瓣，分别传力给两个测力传感器，用以同时测得T-Bar在运动中所受到的吸力和阻力的新型T-Bar探头，包括作动装置和数据采集设备；

所述的新型T-Bar探头包括T-Bar下瓣1、T-Bar上瓣2、拉压力传感器一3、传力杆4、传力杆保护套5、传感器保护套底座6、拉压力传感器二7、传感器信号线8和孔压传感器9；传力杆4两端分别与T-Bar下瓣1和拉压力传感器二7相连，将T-Bar下瓣1所受的拉压力传给拉压力传感器二7并通过传感器信号线8将信号输出；T-Bar上瓣2穿在传力杆4上，其与拉压力传感器一3相连，拉压力传感器一3通过传力杆保护套5与传感器保护套底座6相连，其中T-Bar上瓣2与传力杆4交汇处光滑无摩擦，拉压力传感器一3通过传力杆4和传力杆保护套5的内里间隙布置传感器信号线8来输出信号，孔压传感器9位于T-Bar下瓣1底部中心位置，其信号线通过传力杆4汇聚于传感器信号线8来输出信号。

所述的作动装置包括伺服电机控制柜10、作动器支架11、伺服电机作动器12和连接杆13；进行试验准备时，将土样模型箱17置于作动器支架11的底座上，新型T-Bar18的传感器保护套底座6与拉压力传感器二7的端面处与连接杆13相连，试验过程中根据新型T-Bar18所需的贯入速度与贯入方式在伺服电机控制柜10上配置伺服电机作动器12的驱动参数，伺服电机作动器12通过连接杆13令新型T-Bar18在黏土中运动，从而测量数据；

所述的数据采集设备包括传感器信号线8、数据采集卡14、通讯线16和上位机15；在试验过程中，拉压力传感器一3和拉压力传感器二7所反馈的电信号通过传感器信号线8输出到数据采集卡14中进行信号处理，数据采集卡14将采集并处理好的电信号通过通讯线16输入到上位机15中，采集到的信号在上位机15储存进而获得吸力与阻力值进行人工处理分析。

一种用新型T-Bar同时测量T-Bar所受吸力和阻力的方法，步骤如下：

S1，根据需求选定测点位置固定模型箱于作动器支架上并调平；S2，开启所有设备的电源；S3，根据T-Bar所需的贯入速度与贯入方式在伺服电机控制柜上配置伺服电机驱动参数；S4，测试T-Bar上下两个传感器与采集卡和上位机之间的信号传输情况确保传感器正常工作；S5，开始触探试验并将采集到的数据保存于上位机中；S6，试验结束后将作动器回归初始状态并关闭所有设备电源；S7，对保存的吸力与阻力数据进行具体分析。

本发明为一种可以同时测量T-Bar所受吸力和阻力的新型T-Bar形式。

本发明的有益效果：本发明设备结构新颖，使用方便，造价低廉、操作简单，能够较为准确地同时测量T-Bar在软黏土中循环运动时所受吸力和阻力，便于对T-Bar机制进行进一步分析。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的整体测试系统示意图。

图中：1T-Bar下瓣；2T-Bar上瓣；3拉压力传感器一；4传力杆；5传力杆保护套；6传感器保护套底座；7拉压力传感器二；8传感器信号线；9孔压传感器；10伺服电机控制柜；11作动器支架；12伺服电机作动器；13连接杆；14数据采集卡；15上位机；16通讯线；17土样模型箱；18新型T-Bar；19试验平台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2、所示，一种将T-Bar探头分为上下两瓣分别传力给两个测力传感器用以同时测得T-Bar在运动中所受到的吸力和阻力的新型T-Bar探头，包括其作动装置和数据采集设备。

所述的新型T-Bar探头包括T-Bar下瓣1、T-Bar上瓣2、拉压力传感器一3、传力杆4、传力杆保护套5、传感器保护套底座6、拉压力传感器二7、传感器信号线8、孔压传感器9。传力杆4与T-Bar下瓣1和拉压力传感器二7紧密相连，将T-Bar下瓣1所受的拉压力传给拉压力传感器二7并通过传感器信号线8将信号输出；T-Bar上瓣2与拉压力传感器一3紧密相连，拉压力传感器一3通过传力杆保护套5与传感器保护套底座6相连工作，其中T-Bar上瓣2与传力杆4交汇处光滑基本无摩擦，拉压力传感器一3通过传力杆4和传力杆保护套5的内里间隙布置传感器信号线8来输出信号，孔压传感器9位于T-Bar下瓣1底部中心位置，其信号线通过传力杆4汇聚于传感器信号线8来输出信号。

所述的作动装置包括伺服电机控制柜10、作动器支架11、伺服电机作动器12、连接杆13。进行试验准备时将土样模型箱17置于作动器支架11的底座上，新型T-Bar18其传感器保护套底座6与拉压力传感器二7的端面处与连接杆13相连，试验过程中根据T-Bar所需的贯入速度与贯入方式在伺服电机控制柜10上配置伺服电机作动器12的驱动参数，伺服电机作动器12通过连接杆13令新型T-Bar18在黏土中运动，从而测量数据。

所述的数据采集设备包括传感器信号线8、数据采集卡14、通讯线16、上位机15。在试验过程中，拉压力传感器一3，拉压力传感器二7所反馈的电信号通过传感器信号线8输出到数据采集卡14中进行信号处理，数据采集卡14将采集并处理好的电信号通过通讯线16输入到上位机15中，采集到的信号在上位机15储存进而获得吸力与阻力值进行人工处理分析。

本发明为一种可以同时测量T-Bar所受吸力和阻力的新型T-Bar形式。

本发明设备结构新颖，使用方便，造价低廉、操作简单，能够较为准确地同时测量T-Bar在软黏土中循环运动时所受吸力和阻力，便于对T-Bar机制进行进一步分析。

一种可以同时测量T-Bar所受吸力和阻力的新型T-Bar形式，具体的操作步骤如下：

S1，根据需求选定测点位置固定模型箱于作动器支架上并调平；S2，开启所有设备的电源；S3，根据T-Bar所需的贯入速度与贯入方式在伺服电机控制柜上配置伺服电机驱动参数；S4，测试T-Bar上下两个传感器与采集卡和上位机之间的信号传输情况确保传感器正常工作；S5，开始触探试验并将采集到的数据保存于上位机中；S6，试验结束后将作动器回归初始状态并关闭所有设备电源；S7，对保存的吸力与阻力数据进行具体分析。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。