将整套贯入设备不变支持于试验孔海床面上,将探头通过探杆或套管从海床面陆续贯入到土中。其利益在于可能在空间上保障贯入蹊径的齐全性,其弊端在于直接陆续的贯入方式和触探基准决定了此种工艺不适合深层海底测试,如遇到深层贯入,很难保障贯入蹊径与海平面的垂直度,此时,必要提供较大的贯入力来平衡探杆匀速活动时土体产生的摩阻力等等。
沉型海床静力触探(CPT)试验系统是一种沉型的水下静力触探(CPT)系统。拥有沉量大、贯入力大、贯入深度大、作业水深大等特点。通常沉量在5~28吨,贯入力在4~20吨,作业水深从几百米到3000m,甚至4000m,贯入深度可达20m,在正常固结的软粘土中可贯入30~60m。重要合用于水下管线调查、沉管隧路、跨海大桥、砂矿调查、钻井船地位调查及综合海洋勘探等。
国表沉型的海床静力触探(CPT)试验系统重要有荷兰辉固(Fugro)集团公司的SEACALF系统(图1)、荷兰Geomil Equipment B.V. 公司的MANTA-200系统(图2)、荷兰范登堡(A.P.Van Den Berg)公司的ROSON系统(图3)。



图1 SEACALF系统 图2 MANTA-200系统 图3 ROSON 系统
荷兰Geomil Equipment B.V. 公司MANTA-200海床静力触探(CPT)试验系统是目前新型的海床静力触探(CPT)试验系统,其怪异的链式驱动设计,带来了海洋静力触探系统的令人想不到的扭转?杉本纭⒕返夭馐岳氚逗5淄敛懔ρ灾,能够在500m以上水深地近岸环境中使用,也能够在4000m水深地离岸环境中使用。
(1)主体框架/裙板/配沉块
(2)链式驱动陆续贯入系统
(3)压力赔偿电源包
(4)常压容器
(5)传感器和深度编码器
(6)脐带张力绞盘
(7)节造及数据采集系统
1.主体框架/裙板/配沉块
框架重要是用来承载节造系统、电源、驱动系统和数据采集系统而设计的。通常在框架的顶部设计有工作平台,操作人员能够在工作平台上实现探杆的衔接和拆卸工作(图5),工作平台在探杆衔接工作实现后,能够拆卸下来以减轻主体框架的沉量。在框架的顶部通常装置有便于起吊的钢缆,钢缆的装置方式通常有两种,一种是单钢缆吊装方式,另表一种是双钢缆吊装方式。其中单钢缆吊装方式装置轻便,但试验过程中很难节造主体框架的平衡,且吊装的沉量有限度;双钢缆吊装方式通常选取对角线的布设方式,该方式拥有吊装安稳,吊装沉量大的优势。目前,通常都推荐选取双钢缆的吊装方式。
配沉块是用来增长设备的沉量,提供更大的反力,使贯入深度增长的辅助设备。配沉块的装置能够分为两种,一种是在框架的侧面装置,为了保障设备的平衡,通常选取对称装置的方式,别离装置2、4、6、8块配沉,每块配沉的沉量通常为2~2.5吨,这样装置的利益是装置和拆卸方便,不增长设备的高度,但对选取月池吊装方式的试验来说,由于配沉块装置在侧面,裙板的尺寸增大,相对月池的尺寸也必要增大,对船体结构的要求高。另表一种是在框架的底部装置,选取与裙板尺寸一样的配沉,这样装置的利益是不增长裙板的侧向尺寸,但会增长整套设备的高度,吊装会有肯定的要求。总之,具体选取哪种配沉,必要凭据现实工程的必要来选择。


图4主体框架、裙板及配沉 图5操作人员在工作平台上
2.链式驱动陆续贯入系统
目前,海床静力触探(CPT)试验系统的贯入方式重要分为两种,一种是选取齿轮驱动的贯入方式(图6),另表一种是选取链式驱动陆续贯入方式(图7)。其中齿轮驱动贯入方式以荷兰辉固(Fugro)集团公司的SEACALF系统和荷兰范登堡(A.P.Van Den Berg)公司的ROSON系统为代表。而链式驱动陆续贯入方式是在齿轮驱动贯入方式的基础上发展起来的一种新型的海床静力触探(CPT)试验系统贯入方式,以荷兰Geomil Equipment B.V.公司的MANTA-200系统为代表,克服了齿轮驱动贯入方式的一些不及,能够提供更大的贯入力、且操作轻便,性价比更高。
齿轮驱动系统的贯入力是由四个摩擦齿轮夹持探杆贯入操作,贯入力为4吨或10吨,分歧的贯入力必要更换摩擦轮和泥土擦,该系统只能以驱动探杆,无法驱动套管。该驱动系统的弊端是:由于探杆与驱动齿轮之间为两点夹持驱动,这样的驱动方式容易造成探杆打滑或折断,同时驱动力大幼与齿轮的大幼有关,驱动力最大只能达到10吨。
链式驱动陆续贯入方式选取两套链条液压驱动(图8),即能够驱动探杆也能够驱动套管。由于两套链条将探杆和套管紧紧夹住,为面接触(图9),因而预防了齿轮驱动沉出现的探杆打滑或折断的可能,同时由于接触面增长,贯入力很容易达到20吨,且大幼可调,不用更换部件,相当于一套设备就能够满足齿轮驱动的两套设备的职能,且贯入力更大,性价比更高。选取链式驱动陆续贯入方式,贯入速度可在18~28mm/秒之间调整,提升速度可在18~90mm/秒之间调整。


图7齿轮驱动贯入方式 图8链式驱动陆续贯入方式


图9链式驱动实物 图10链式驱动(左)与齿轮驱动(右)道理对比图
3.水下传感器
海床静力触探(CPT)试验系统的所有传感器都装置在主框架中,安放于水下,这些传感器均拥有优质的防水,承高水压职能。重要传感器蕴含:深度编码器、框架倾斜批示器、转速表、系统压力传感器、环境压力传感器和温度电源包等等。
4.设备的吊放
为保障海床静力触探(CPT)试验系统的正常使用,需建设相宜的吊装滑轮、探杆恒张力钢缆和传输数据的脐带电缆等(图11)。

图11吊装滑轮、恒张力钢缆及脐带电缆
海床静力触探(CPT)试验系统的探杆必要在试验之前就全数接好,放入海底,为了保障探杆的垂直,必要在探杆的顶部配装恒张力钢缆,将探杆在水中拉紧,在整个试验过程中维持钢缆的垂直。
海床静力触探(CPT)试验系统的试验数据是通过脐带电缆传输到水/地面的。
5.节造及数据采集系统
海床静力触探(CPT)试验系统通常选取两套节造系统(图12),一套为机械节造的系统,该系统节造海床静力触探(CPT)试验系统的吊放、对钟注水平等操作,通常选取把持杆和HMI节造界面。另表一套为试验数据采集和处置软件,能够在试验的过程中实时显示试验的参数和曲线,试验实现后,通过系统的软件能够整顿出一套齐全的试验汇报,整个过程的操作都极度智能化,极度轻便。


图12 MANTA-200 V2 MDS 节造及数据采集系统
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