本發(fā)明涉及海洋靜力觸探裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種靜力觸探探頭。

背景技術(shù)：

靜力觸探的基本原理是用準靜力(相對動力觸探而言，沒有或很少沖擊荷載)將一個內(nèi)部裝有傳感器的觸探頭以勻速壓入土中，由于地層中各種土的軟硬不同，探頭所受的阻力也不同，傳感器將這種大小不同的貫入阻力通過電信號輸入到記錄儀表中記錄下來，再通過貫入阻力與土的工程地質(zhì)特征之間的定性關(guān)系和統(tǒng)計相關(guān)關(guān)系，來實現(xiàn)取得土層剖面、提供淺基承載力、選擇樁端持力層和預(yù)估單樁承載力等工程地質(zhì)勘察目的。靜力觸探是一種原位測試手段，也是一種勘探手段，它和常規(guī)的鉆探-取樣-室內(nèi)試驗等勘探程序相比，具有快速、精確、經(jīng)濟和節(jié)省人力等優(yōu)點。

海洋靜力觸探探頭是海洋靜力觸探試驗必不可少的部件，用于測試沉積物內(nèi)部錐尖阻力、側(cè)摩阻力及孔隙水壓力等。目前，靜力觸探探頭的錐尖通過單端受力方式來測試土和水的總應(yīng)力，由于海水壓力隨水深增加而不斷提高，采用這種結(jié)構(gòu)的探頭的量程往往要考慮水壓力的影響。當水深超過1000m時，探頭的量程需要比實際測試土體強度高許多，從而導(dǎo)致探頭的分辨率降低；對于深海淺層沉積物，其強度范圍在10kpa-200kpa范圍內(nèi)，但由于水深較大，探頭量程要達到兆帕級。

因此，本發(fā)明亟需一種能夠消除海水壓力對測試量程影響的靜力觸探探頭以解決上述存在的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是提出一種測試錐尖阻力時測力傳感器的量程與海水深度無關(guān)的靜力觸探探頭。

本發(fā)明的另一個目的是提出一種能夠減小測力傳感器的量程并提高錐尖測試精度的靜力觸探探頭。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種靜力觸探探頭，包括外殼體、位于所述外殼體內(nèi)的芯軸、與所述芯軸下端連接的孔壓傳感器安裝座以及套設(shè)在所述芯軸上的錐尖阻力測試組件，其中，所述芯軸上套設(shè)有第一密封圈，用于所述芯軸和所述外殼體之間的密封；所述孔壓傳感器安裝座上套設(shè)有第二密封圈，用于所述孔壓傳感器安裝座和所述外殼體之間的密封；所述芯軸在套設(shè)所述第一密封圈處的外徑等于所述孔壓傳感器安裝座在套設(shè)所述第二密封圈處的外徑。

作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述錐尖阻力測試組件包括套設(shè)在所述芯軸上的測力套和固定在所述測力套上的測力傳感器。

作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述外殼體由接頭和套筒通過螺紋連接而形成，所述套筒的一端部向外延伸形成錐尖。

作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述孔壓傳感器安裝座上固定有孔壓傳感器，用于測量孔隙水壓力。

作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述孔壓傳感器安裝座上開設(shè)有孔，所述孔能使海水進入所述孔壓傳感器。

作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述套筒在形成有所述錐尖的一端內(nèi)設(shè)有透水石。

進一步的，還包括水密接插件，所述芯軸在朝向所述錐尖的一端連接有所述孔壓傳感器安裝座，另一端連接有所述水密接插件。

作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述芯軸和所述孔壓傳感器安裝座形成傳力柱，所述傳力柱為一體式結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述接頭上套設(shè)有第三密封圈，用于所述接頭和所述套筒之間的密封。

作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述測力傳感器和所述孔壓傳感器的數(shù)據(jù)線分別與所述水密接插件連接。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明的靜力觸探探頭包括外殼體、位于外殼體內(nèi)的芯軸、與芯軸下端連接的孔壓傳感器安裝座以及套設(shè)在芯軸上的錐尖阻力測試組件，芯軸上套設(shè)有第一密封圈，孔壓傳感器安裝座上套設(shè)有第二密封圈，芯軸在套設(shè)第一密封圈處的外徑等于孔壓傳感器安裝座在套設(shè)第二密封圈處的外徑；芯軸和孔壓傳感器安裝座形成一體式結(jié)構(gòu)的傳力柱，傳力柱頂端水密接插件處與外部海水相通，形成的海水壓力可以抵消傳力柱底端錐尖處所受向上的海水壓力，可以完全消除深海水壓所造成的探頭內(nèi)外差壓力值，因而，該靜力觸探探頭測試錐尖阻力時測力傳感器的量程與海水深度無關(guān)，能夠減小測力傳感器的量程并提高錐尖測試精度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例提供的靜力觸探探頭的剖視圖。

圖中標記為：

1、芯軸；2、孔壓傳感器安裝座；3、孔壓傳感器；4、測力套；5、測力傳感器；6、接頭；7、套筒；8、錐尖；9、透水石；10、水密接插件；11、第一密封圈；12、第二密封圈；13、第三密封圈；14、第四密封圈。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

優(yōu)選實施例：

本優(yōu)選實施例公開一種靜力觸探探頭。如圖1所示，靜力觸探探頭包括由接頭6和套筒7通過螺紋連接而形成的外殼體、位于外殼體內(nèi)的芯軸1、與芯軸1連接的孔壓傳感器安裝座2、固定在孔壓傳感器安裝座2上的孔壓傳感器3、套設(shè)在芯軸1上的錐尖阻力測試組件以及固定在芯軸1上端的水密接插件10。靜力觸探探頭的整體通過接頭上部的螺紋與測量探桿連接，測量探桿需開設(shè)有孔，使探頭內(nèi)部水密接插件10處與外部海水相通，抵消內(nèi)外差壓力。靜力觸探探頭主要用于精準地測試錐尖阻力和孔隙水壓力。

錐尖阻力測試組件包括套設(shè)在芯軸1上的測力套4和固定在測力套4上的測力傳感器5，且測力套4通過螺紋與接頭6連接。

孔壓傳感器安裝座2中間開設(shè)有孔，孔能使海水進入孔壓傳感器3，孔壓傳感器3用于測量孔隙水壓力。

套筒7的一端部向外延伸形成錐尖8，套筒7在形成有錐尖8的一端內(nèi)設(shè)有透水石9，海水能通過透水石9進入孔壓傳感器3。

芯軸1和孔壓傳感器安裝座2形成傳力柱，傳力柱為一體式結(jié)構(gòu)，芯軸1在朝向錐尖8的一端連接有孔壓傳感器安裝座2，另一端連接有水密接插件10。測力傳感器5和孔壓傳感器3的數(shù)據(jù)線分別與水密接插件10連接。

芯軸1上套設(shè)有第一密封圈11，用于芯軸1和接頭6之間的密封；孔壓傳感器安裝座2上套設(shè)有第二密封圈12，用于套筒7和孔壓傳感器安裝座2之間的密封；芯軸1在套設(shè)第一密封圈11處的外徑等于孔壓傳感器安裝座2在套設(shè)第二密封圈12處的外徑。

接頭6上套設(shè)有第三密封圈13，用于接頭6和套筒7之間的密封；孔壓傳感器安裝座2通過螺紋與孔壓傳感器3連接，孔壓傳感器安裝座2上還套設(shè)有第四密封圈14。

第一密封圈11和第三密封圈13的設(shè)置位置均高于錐尖阻力測試組件的位置。

第一密封圈11、第二密封圈12以及第三密封圈13均優(yōu)選為O型密封圈。

本實施例的靜力觸探探頭在測試錐尖阻力時具體說明如下：

在海水中，靜力觸探探頭的整體通過接頭6上部的螺紋與測量探桿連接，測量探桿開設(shè)有孔，海水通過孔進入探頭內(nèi)部水密接插件10處，直接作用于傳力柱截面上，其中傳力柱包括芯軸1和孔壓傳感器安裝座2，為一體式結(jié)構(gòu)。由于芯軸1在套設(shè)第一密封圈11處的外徑等于孔壓傳感器安裝座2在套設(shè)第二密封圈12處的外徑，因而，探頭在兩處的受力面積相同，芯軸1和孔隙水壓力安裝座2形成的傳力柱受到大小相同方向相反的海水壓力，該壓力只會對傳力柱內(nèi)部產(chǎn)生變形而不會形成差應(yīng)力，此時測力未受到外力影響。但是，當錐尖8接觸沉積物時，傳立柱下部因沉積物的阻力而增大，而上部壓力則未受到影響，此時傳力柱受到的壓力不再平衡，形成了因沉積物阻力而產(chǎn)生的壓力差，導(dǎo)致將差壓力傳遞給測力套4，通過測力傳感器5進行錐尖阻力的測量，即，實現(xiàn)沉積物貫入阻力的測量。

通過上述說明可知，靜力觸探探頭測試錐尖阻力時測力傳感器的量程與海水深度無關(guān)，其能夠減小測力傳感器的量程并提高錐尖測試精度。

本實施例的靜力觸探探頭在測試孔隙水壓力時具體說明如下：

海水通過透水石9和孔壓傳感器安裝座2中間開設(shè)的孔進入孔壓傳感器3，通過孔壓傳感器3完成壓力測量。該靜力觸探探頭測試的孔隙水壓力更精準、更快捷。

最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上是結(jié)合附圖給出的實施例，僅是實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選方案而非對其限制，任何對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術(shù)方案范圍當中。本發(fā)明的保護范圍還包括本領(lǐng)域技術(shù)人員不付出創(chuàng)造性勞動所能想到的任何替代技術(shù)方案。