原位量测筒型基础沉贯端阻力和摩阻力的方法

摘要

本发明公开原位量测筒型基础沉贯端阻力和摩阻力的方法，利用的量测装置包括筒型基础、总沉贯阻力量测装置、端阻力量测装置、内侧摩阻力量测装置和外侧摩阻力量测装置。本发明可直接量测筒型基础的端阻力和摩阻力，采用装配式筒型结构，筒内外侧均设置摩擦环，可以充分体现工程中筒型基础沉放过程中的挤土效应，使测得的端阻力和摩阻力更加趋近实际情况；并将端阻力、内侧摩阻力、外侧摩阻力分别量测，并可对量测数据进行连续实时记录，量测数据可直接使用，可以更好地指导筒型基础沉放设计和施工。

主权项

原位量测筒型基础沉贯端阻力和摩阻力的方法，其特征在于，分别将各个传感器与采集设备相连，并将量测装置与动力设备相连，按照下述步骤进行测试：(1)装置在静压动力设备作用下，按照设定速度，匀速压入量测土体中；(2)压入过程中，第一压力传感器量测和记录总的贯入压力P随深度变化过程，由于下沉过程中保持匀速，故由第一压力传感器量测，则某一深度处筒型基础总贯入阻力R＝P；(3)压入过程中，端头在土体的作用下向上移动，与安装于基座肋板下侧的量测端阻力的第四压力传感器发生接触，二者之间压力N随深度变化过程由第四压力传感器量测和记录，则某一深度处筒型基础端阻力R_t为各个第四压力传感器采集的压力数值之和，即R_t＝N₁+N₂+N₃+N₄+......+Ni，其中N_i为第i个第四压力传感器量测的压力；(4)压入过程中，内侧摩擦环在土体的作用下向上移动，与安装于筒壁的量测内侧摩阻力的第二压力传感器发生接触，二者之间压力F_i随深度变化过程由第二压力传感器量测和记录，则某一深度h处内侧摩擦环受到的内侧摩阻力f_ih，为：f_ih＝F_i1+F_i2+F_i3+F_i4+......+F_in其中F_in为第n个第二压力传感器量测的压力；其中i表示内侧，h为某一深度；设内侧摩擦环内径为D_i，高度为l，则单位面积内侧摩阻力q_i可表示为：q_i＝f_ih/(πD_i×l)筒型基础下沉至此深度时总的内侧摩阻力Q_i为：$Q_i={\mathrm{\pi D}}_i{\int }_0^h{q}_i\left(z\right)dz$其中q_i(z)为深度z时单位面积内侧摩阻力；(5)压入过程中，外侧摩擦环在土体的作用下向上移动，与安装于筒壁的量测外侧摩阻力的第三压力传感器发生接触，二者之间压力F_o随深度变化过程由第三压力传感器量测和记录，则某一深度h处外侧摩擦环受到的外侧摩阻力f_oh，为：f_oh＝F_o1+F_o2+F_o3+F_o4+......+F_on其中F_on为第n个第三压力传感器量测的压力；其中o表示外侧，h为某一深度，设外侧摩擦环外径为D_o，高度为l，则单位面积外侧摩阻力q_o可表示为：q_o＝f_oh/(πD_o×l)筒型基础下沉至此深度时总的外侧摩阻力Q_o为：$Q_o={\mathrm{\pi D}}_o{\int }_0^h{q}_o\left(z\right)dz$其中q_o(z)为深度z时单位面积外侧摩阻力；所述量测装置包括量测总沉贯阻力的第一压力传感器、筒型基础的顶盖、筒型基础的筒壁、内侧摩擦环、外侧摩擦环、量测内侧摩阻力的第二压力传感器、量测外侧摩阻力的第三压力传感器、第一连接螺栓、量测端阻力的第四压力传感器、端头、滑块、基座肋板、第二连接螺栓和滑槽，其中：所述量测总沉贯阻力的第一压力传感器设置在筒型基础的顶盖上，并与外部静压设备连接，量测筒型基础在沉贯过程中受到的外部静压设备施加的压力，即该装置由静压设备压入海洋土体过程中，量测总的静压贯入力；在所述筒型基础的筒壁的两侧分别嵌入内侧摩擦环和外侧摩擦环，所述筒壁与内侧摩擦环和外侧摩擦环之间均设有滑块，所述内侧摩擦环和筒壁、外侧摩擦环和筒壁之间设置有量测内侧摩阻力的第二压力传感器、量测外侧摩阻力的第三压力传感器，所述第二压力传感器和第三压力传感器固定在筒壁上，当内侧摩擦环和外侧摩擦环受到土的摩阻力时，会向上移动，与第二压力传感器和第三压力传感器接触，量测内侧摩阻力的第二压力传感器采集的总压力即为内侧摩擦环受到的内侧摩阻力，量测外侧摩阻力的第三压力传感器采集的总压力即为外侧摩擦环受到的外侧摩阻力；在所述筒型基础的筒壁的末端通过第一连接螺栓固定连接基座肋板和筒壁，所述基座肋板的末端设置有滑槽，所述滑槽中设置有用于连接基座肋板和端头的第二连接螺栓，所述第二连接螺栓的一端设置在基座肋板的滑槽中，另一端与端头固定相连；所述基座肋板和端头之间，在基座肋板上设置有量测端阻力的第四压力传感器；所述第二连接螺栓可以在端头的作用下沿滑槽上下移动，装置下沉时端头受到土压力，向上移动，与第四压力传感器接触，第四压力传感器量测的总压力即为端阻力。