一种浅海地质CPT试验简易工作平台的制作方法

本实用新型涉及属于海洋观测技术领域，具体而言，涉及一种浅海地质cpt试验简易工作平台。

背景技术：

海洋地质勘察作为海洋工程的前期工作环节，旨在探明海洋地质状况、判明并确定土体性质等，从而为海洋工程建设提供可靠准确的勘察资料，为确定施工方案提供精准参考。就目前的情况而言，海洋地质勘察手段丰富多样，主要有工程物探、雷达探测、原位测试、现场钻探取样等。其中，原位测试作为直接反映土体性质的勘察手段，具有准确性高、参考性强等优点。

上世纪60年代开始出现用于水域的静力触探装置，经过70和80年代的发展，现今在浅海区域已经有了小型自升式平台、套管式平台、海底沉放式、浅孔钻触式和潜水舱式等多种类型的海洋静力触探设备已投入试验和使用。

静力触探试验(conepenetrationtest简称cpt)是一种是反映土质变化特征的一项重要的土体原位测试方法，以液压驱动的方式将内嵌有特殊传感器的静力触探头以恒定的速率贯入到海底土体中，同时测记贯入过程中探头所受到的阻力，根据测得的贯入阻力大小来间接判定土的物理力学性质的现场试验方法。随着海洋开发的迅速发展，cpt技术在国内外海洋工程领域的使用越来越普遍，在海洋工程地质调查中起到越来越重要的作用。

海域cpt测试与陆域cpt测试最大的不同之处在于：海洋cpt测试时设备无法与海底土体直接接触，而无法提供稳定反力；海洋cpt测试会受到海上风浪、潮汐等因素的影响，工作平台可能在会水平方向产生位移，使其测试精度有所下降。

沿海海域海水较浅，一般中大型船只无法满足船体吃水要求，容易搁浅；一般小型船只宽度不够无法提供宽阔的操作平台，且船只容易受风浪影响左右摇摆，稳定性差，影响操作及结果精度。

现有技术中，cpt在复杂、多样的海洋环境常需要稳定的工作平台用来固定cpt装备，这些工作平台往往大而重，并且成本造价很高，显然，如何解决这些缺点，是目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对现有工作平台往往大而重，并且成本造价很高的技术问题，设计出一种制作周期短、成本低且易于拆装的用于浅海区域cpt试验的简易工作平台，在不改变近海海域cpt测试精度的条件下，为cpt测试设备提供能克服海上风浪，提供稳定反力，且使实验平台成本造价大大降低。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种浅海地质cpt试验简易工作平台，

包括船锚、横向连接钢管、纵向连接钢管、铁皮桶、静力触探平台机架、探杆、反力系统、护孔套管。铁皮桶用横向连接钢管和纵向连接钢管进行固定后形成海上漂浮作业平台，横向连接钢管和纵向连接钢管在节点处通过钢管扣件或铁丝绑扎进行连接固定，铁桶与钢管通过铁丝绑扎连接，海上漂浮作业平台四角设有船锚，船锚应当有足够的重力减少工作平台的水平位移。在纵向连接钢管和横向连接钢管形成钢管格栅上铺有平板，在海上漂浮作业平台的中心位置处留有通孔，通孔处安装静力触探设备机架，所述通孔为矩形，矩形通孔四边焊接横纵各2根型钢，静力触探平台机架固定在型钢上；在静力触探平台机架固定有反力系统，护孔套管穿过海上漂浮作业平台中央通孔并固定在孔压静力触探平台机架上，所述反力系统为卷扬机升降机构，反力系统连接探杆上部，探杆下部连接探头，探杆位于护孔套管内，通过反力系统运转探杆在护孔套管内伸缩，探头通过数据线连接数字显示仪，形成浅海地质cpt测试系统。

本实用新型的有益效果为：本实用新型可以通过人工划桨到达指定作业海域，操作方便，省时省力节约成本；同时本平台的组成材料，价格低廉，便于寻找，而且可以随意拆装，操作方便；相比租船成本低廉，且整个操作过程不需化石燃料，对环境没有污染。本操作平台有将近25m²的操作空间，便于开展各项试验活动，每只铁桶60%的吃水深度也增加了平台的稳定性，相比一般小型船只抵御风浪摇摆的能力更强，为试验提供一个稳定的操作平台，提高试验质量。适用于风浪较小的浅海海域，且水深不超过4m的浅海海域。

附图说明

图1为本实用新型的平面布置图；

图2为本实用新型的主视图；

图3为本实用新型的左视图；

图4为本实用新型的测试系统图。

图中，1-船锚、2-横向连接钢管、3-纵向连接钢管、4-铁皮桶、5-静力触探平台机架、6-探杆、7-反力系统、8-护孔套管、9-探头、10-数据线、11-数字显示仪。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1-4所示，一种浅海地质cpt试验的简易工作平台，包括船锚1、横向连接钢管2、纵向连接钢管3、铁皮桶4、孔压静力触探平台机

架5、探杆6、反力系统7、护孔套管8，其中，铁桶4直径为50cm，高度为90cm，钢管直径为48mm，每只船锚质量为10kg。铁皮桶用横向连接钢管2和纵向连接钢管3进行固定后形成整个海上漂浮作业平台，在纵向连接钢管3和横向连接钢管2形成钢管格栅上铺有平板，并且横向连接钢管2和纵向连接钢管3在节点处用扣件进行连接（或用铁丝进行绑扎固定）；四只船锚1抛掷在整个海上漂浮作业平台四角方向的海底泥面，可以较好地抵抗风浪、潮汐等不利海况对cpt试验的影响。在海上漂浮作业平台的中心位置处留有通孔（与一只铁皮桶外部尺寸相同），所述通孔为矩形，矩形通孔四边焊接横纵各2根型钢，静力触探平台机架5焊接固定在型钢上；从而保证孔压静力触探平台稳定性；静力触探平台机架5固定有反力系统，护孔套管8穿过平台中央的空洞并固定在孔压静力触探平台机架上，通过外力压入海底泥面以下并且保持垂直；探杆6插入护孔套管8中后，探杆6顶端与反力系统7相连，所述反力系统7为卷扬机升降机构，在反力系统7的作用下，探杆底端（包括探头9）被贯入海底土层；数据线10穿过中空的探杆6将探头9与数字显控仪11相连。

本实用新型的具体操作流程如下：

1、在陆地上铺设底层钢管（包括横向连接钢管2和纵向连接钢管3）并将其用扣件进行连接，同时进行cpt探头标定，孔压元件饱和等准备工作。

2、按照5×11的排列要求，将铁皮桶4铺设在上述底层钢管上，但需要在正中间的位置预留一只铁皮桶4的空间（呈矩形），即最终只需铁皮桶4的数量为54只。然后再铺设顶层钢管并将其与底层钢管用扣件连接固定，最终形成了基础工作平台。值得注意的是，钢管之间的扣件连接一定要牢固，保证铁皮桶能紧密排列而不出现松动。

3、在海上漂浮作业平台的矩形通孔位置焊接横纵各2根型钢，用来固定孔压静力触探平台机架5。

4、通过轮式起重机或其他吊装设备将上述基础工作平台转运至浅海区域近岸侧，然后利用人工操控的方式驶至拟进行cpt试验的区域。

5、在无风浪或退潮时，对cpt试验孔进行定位，先通过人工划桨在测量人员指挥下至孔位处抛下孔位浮标,接下来使工作平台至孔位浮标处并在四角处各抛掷一只船锚1从而实现稳定平台的目的后,由测量人员校正孔位,直至钻机立轴位置与设计孔位位置在允许误差之内。

6、利用卷扬机等升降设备将护孔套管8垂直穿越平台中央矩形孔洞的中心插入海底泥面以下，按规定钻探到固定深度进行清孔，并且将护孔套管8四周固定孔压静力触探平台机架5上。

7、将静力触探平台机架5固定于字型钢上，并且利用卷扬机等升降设备将做好准备工作的探头9与探杆6里的数据线10进行连接，并伸入护孔套管8，探杆5上部与反力系统相连，里面数据线10的另一端与岸上的数字显示仪11进行连接。

8、cpt简易工作平台完成后，接下来进行cpt测试实验，并设置测试参数、调试系统，并进行数据的试采集，以确定数据的有效性，使cpt处于正常运转状态。

9、在孔压静力触探设备各项参数调试完毕后，将在反力系统7的作用下按照标准速率将探头9贯入海底土层，常的贯入速率应该保持在20mm/s±5mm/s的范围内，使用卷扬机进行推进，每贯入5cm采取一组数据。

10、为方便后期的数据采集和实时监测，可延长数据线10，将数字显示仪11设置在工作站或者办公室内，以防止外界的恶劣环境对数据采集工作造成不便。

11、在需要进行孔压消散实验的深度位置停止贯入，实时记录孔压随时间消散过程，直到孔压接近静水压力为止。

12、到达预定深度后，停止实验，并通过反力系统7将探杆6依次拔出，利用卷扬机等升降设备将护孔套管拔出泥面。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

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