(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210766222.9 (22)申请日 2022.07.01 (71)申请人 中国海洋大学 地址 266100 山东省青岛市崂山区松岭路 238号 (72)发明人 贾永刚　王林森　冯学志　朱宪明　 朱娜　李凯　 (74)专利代理 机构 济南泉城专利商标事务所 37218 专利代理师 张贵宾 (51)Int.Cl. E02D 1/04(2006.01) E02D 1/02(2006.01) G01N 3/303(2006.01) G01N 3/24(2006.01)G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种海底动力触 探装置及其工作方法 (57)摘要 本发明提供了一种海底动力触探装置及其 工作方法,包括自上而下依次为释放器、 耐压仓、 配重、 探杆、 探头和重锤， 耐压舱的上部为固定缆 绳的提头， 耐压仓内部置有加速度传感器、 采集 系统电路板与电池， 耐压仓外部为3片导流叶片； 探头内部置有锥尖阻力传感器、 侧壁阻力传感器 以及孔隙水压力传感器， 释放器通过线缆与重锤 相连接， 转钩中间为圆环， 固定于释放器托盘上， 线缆长度长于锥头到释放器顶部的距离。 通过本 发明的技术 方案， 静力触探参考值 与修正系 数 为原位实测值， 不 需要经过原位取样后室内 试验测试， 克服了本项技术严重依赖于原位取样 和室内试验的弊端。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115162313 A 2022.10.11 CN 115162313 A 1.一种海底动力触探装置， 包括自上而下依次为释放器 （1） 、 耐压仓 （4） 、 配重 （5） 、 探杆 （6） 、 探头 （7） 和重锤 （8） ， 其特征在于,所述 耐压舱 （4） 的上部为固定缆绳的提头， 耐压仓 （4） 内部置有加速度传感器 （9） 、 采集系统电路板 （10） 与电池 （11） ， 电池 （11） 固定于耐压舱 （4） 内的底部， 采集系统电路板 （10） 固定于电池 （11） 上， 加速度传感器 （9） 水平固定在采集系统 电路板 （10） 上， 耐压 仓外部为3片导 流叶片 （3） ； 所述探头 （7） 内部置有锥尖阻力传感器 （16） 、 侧壁阻力传感器 （13） 以及孔 隙水压力传 感器 （15） ， 锥尖阻力传 感器 （16） 的下方为圆锥角为60 °的锥头 （17） ， 探头 （7） 的侧壁上设置 有侧壁摩擦板 （12） 通过L型传动轴与侧壁阻力传感器 （13） 相连接， 孔隙水压力传感器 （15） 通过透水环 （14） 与沉积物直接 接触； 所述释放器 （1） 通过线缆与重锤 （8） 相连接， 转钩 （2） 中间为圆环， 固定于释放器 （1） 托 盘上， 线缆长度长 于锥头 （17） 到释放器 （1） 顶部的距离 。 2.根据权利要求1所述的一种海底动力触探装置,其特征在于,所述配重 （5） 为多组中 心镂空配重盘而成。 3.根据权利要求1所述的一种 海底动力触探装置,其特征在于,所述线缆长度长于锥头 （17） 到释放器 （1） 顶部的距离5m， 重锤 （8） 重量和重锤 （8） 到转钩 （2） 中心水平距离的乘积大 于装置重量和装置 到转钩 （2） 中心水平 距离的乘积。 4.如权利要求1 ‑3所述的一种海底动力触探装置的工作方法,其特 征在于, 具体包括以下步骤： S1、 装配： 将地质绞车的线缆绕过A架与重锤式脱钩器通过U型环链接， 将动力触探装置 上部的挂钩通过转环与脱钩器相连接， 确保与重锤平衡， 激活自由下落式触探仪内部传感 器； S2、 贯入1： 将贯入仪与脱钩器吊起， 放置于水面上， 并将绞车以1m/s的速度下放设备， 当重锤触底时， 脱钩器释放动力触探装置， 装置通过自重获得贯入速度， 然后贯入沉积物 中， 获得贯入过程中的加速度 、 锥间阻力   ， 孔隙压力 ， 侧壁阻力   ； S3、 贯入2： 将绞车往上 回收10m， 然后停滞10分钟， 随后将绞车设置为空挡模式， 使贯入 仪自由下落， 再次贯入沉积物中， 获得第二组加速度、 贯入阻力、 孔隙压力于侧壁阻力的原 为数据； S4、 回收： 回收装置， 读取 数据， 然后清洗装置； S5、 速度和 深度计算： 通过对步骤S2、 步骤S3中获得的两组加速度数据进行一重积分和 二重积分， 获得贯入过程中的速度和位移随时间的变化， 计算公式如下： （1） （2） 其中， v为速度，   为初始贯入速度， d为深度， t为时间； S6、 基准点确定： 选取基准点， 根据第二次贯入的贯入深度， 选择基准深度， 计算公式如 下： （3）权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115162313 A 2其中，  为基准深度，   为第二次贯入的最大深度值； S7、 原位系数确定： 通过步骤S6所得基准深度， 根据两次贯入此深度处的速度与锥间阻 力值根据以下 方程组解得静力触探参 考值  与修正系数  ： （4） （5） 其中，  为一次贯入过程中在深度为z处的动锥尖阻力， 为步骤S2所测得；   为深度 为z处的第二次贯入过程中的锥间阻力为步骤S3所得，   为参考锥间阻力值，   为修正系 数，  与  为基准深度处第一次、 第二次贯入的速度由公式1所得，   为静力触探的贯 入速度为0.02m/s； S8、 海底沉积物不排水抗剪强度值确定： 将步骤S7所得静力触探参考值   与修正系 数 带入以下公式得到海底沉积物不 排水抗剪强度值： （6） 其中，  沉积物的不排水抗剪强度，   承载力系数，   为超孔隙压力，   为上覆土应 力， 大小为 沉积物密度与深度的乘积，   侧壁阻力。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115162313 A 3