一种搭载式海下多功能岩土原位测试机
技术领域
本发明涉及岩土工程原位测试技术领域，尤其涉及一种搭载式海下多功能岩土原位测试机。
背景技术
随着海上海洋资源开发工程、海上土地开发工程的大规模建设，为保证海上构筑物的安全稳定，必须确定海上构筑物的地基性质，即海洋岩土体的工程性质。现有的海下岩土体原位测试试验一般依托于大型的水下工作平台，这些设备均较为笨重，同时，在设备投放以及安装的过程中均为人工操作，为防止地基表面以上设备在自重、水流等作用下发生折断，往往在水下工作平台上搭建高度与水深相同的设备支撑塔，采取上述设备进行海下岩土体原位测试试验费工费时，而且非常危险。
发明内容
本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种搭载式海下多功能岩土原位测试机，能够下潜标定工作深度下对海下岩土体进行多种岩土原位测试，可以大幅度提高了海下岩土原位测试的速度，并降低海下岩土原位测试的试验成本。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种搭载式海下多功能岩土原位测试机，包括原位测试机构以及搭载所述原位测试机构的潜水器，所述原位测试机构包括多头液压臂和机械臂，机械臂前端设置多头液压臂，机械臂末端与潜水器内的转动装置连接，转动装置驱动机械臂转动以调整多头液压臂的角度，所述多头液压臂中设有若干装载了不同原位测试设备的腔室以及液压系统，每一腔室内均设有液压夹持槽且液压夹持槽内设有液压夹持器，每一原位测试设备均装夹设置在其所对应腔室内的液压夹持器上，液压系统为液压夹持器夹紧以及在液压夹持槽内滑动提供动力来源。
进一步的，所述原位测试设备包括静力触探设备、螺旋板荷载设备、标准贯入设备。
进一步的，所述静力触探设备包括第一传力杆以及设置在第一传力杆前端的静力触探探头，所述第一传力杆夹持于其所对应腔室内的液压夹持器上。
进一步的，所述螺旋板荷载设备包括低速旋转电机、第二传力杆、测力传感器、螺旋承压板，第二传力杆前端与测力传感器连接，第二传力杆末端与低速旋转电机的主轴连接，螺旋承压板与测力传感器连接。
进一步的，所述标准贯入设备包括相连接的冲击气缸和贯入器，所述冲击气缸上设有电机，冲击气缸内依次设有曲杆活塞、冲击块和冲击子，电机输出端与曲杆活塞连接，冲击子与冲击气缸之间设有密封圈，所述贯入器前端设有内径与贯入器前端器身外径相同的贯入气靴，贯入器末端设有触探杆。
进一步的，所述贯入器器身由两个半圆形管合成，贯入器器身上设有若干出水孔。
进一步的，还包括数据采集器，数据采集器通过数据采集电缆与每一腔室内的原位测试设备均连接。
进一步的，所述数据采集器设置在所述潜水器中。
进一步的，所述潜水器为载人潜水器或水下机器人。
进一步的，所述潜水器上设有找平装置，保证岩土原位测试的有效进行。本发明的有益效果为：
该搭载式海下多功能岩土原位测试机能够下潜标定工作深度下对海下岩土体进行多种岩土原位测试，可以大幅度提高了海下岩土原位测试的速度，并降低海下岩土原位测试的试验成本，结构简单，功能多样，易于操作。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为本发明多头液压臂的结构示意图；
附图3为本发明静力触探设备的结构示意图；
附图4为本发明螺旋板荷载设备的结构示意图；
附图5为本发明标准贯入设备的结构示意图。
标注说明：1、潜水器，2、多头液压臂，3、机械臂，4、腔室，5、液压夹持槽，6、液压夹持器，7、找平装置，8、第一传力杆，9、静力触探探头，10、数据采集电缆，11、数据采集器，12、低速旋转电机，13、第二传力杆，14、测力传感器，15、螺旋承压板，16、冲击气缸，17、电机，18、曲杆活塞，19、冲击块，20、冲击子，21、触探杆，22、出水孔，23、贯入器，24、贯入气靴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1所示，一种搭载式海下多功能岩土原位测试机，包括原位测试机构以及搭载所述原位测试机构的潜水器1。所述原位测试机构包括多头液压臂2和机械臂3，机械臂3前端设置多头液压臂2，机械臂3末端与潜水器1内的转动装置连接，转动装置驱动机械臂3转动以调整多头液压臂2的角度。所述多头液压臂2中设有若干装载了不同原位测试设备的腔室4以及液压系统，每一腔室4内均设有液压夹持槽5且液压夹持槽5内设有液压夹持器6，每一原位测试设备均装夹设置在其所对应腔室4内的液压夹持器6上，液压系统为液压夹持器6夹紧以及在液压夹持槽5内滑动提供动力来源。
请参阅图2所示，多头液压臂2中具有3个腔室4。所述原位测试设备包括静力触探设备、螺旋板荷载设备、标准贯入设备，静力触探设备、螺旋板荷载设备、标准贯入设备分别设置在多头液压臂2的3个腔室4内。
请参阅图3所示，所述静力触探设备包括第一传力杆8以及设置在第一传力杆8前端的静力触探探头9，所述第一传力杆8夹持于其所对应腔室4内的液压夹持器6上。静力触探探头9可以更换为不同的探头以进行多功能静力触探，包括对锥尖阻力、锥侧阻力、温度、电导率、测斜、地磁、电阻率等数据的测记。
请参阅图4所示，所述螺旋板荷载设备包括低速旋转电机12、第二传力杆13、测力传感器14、螺旋承压板15，第二传力杆13前端与测力传感器14连接，第二传力杆13末端与低速旋转电机12的主轴连接，螺旋承压板15与测力传感器14连接。
请参阅图5所示，所述标准贯入设备包括相连接的冲击气缸16和贯入器23，所述冲击气缸16上设有电机17，冲击气缸16内依次设有曲杆活塞18、冲击块19和冲击子20，电机17输出端与曲杆活塞18连接，冲击子20与冲击气缸16之间设有密封圈，所述贯入器23前端设有内径与贯入器23前端器身外径相同的贯入气靴24，贯入器23末端设有触探杆21。所述贯入器23器身由两个半圆形管合成，贯入器23器身上设有若干出水孔22。
还包括数据采集器11，数据采集器11通过数据采集电缆10与每一腔室4内的原位测试设备均连接，数据采集器11用于采集原位测试设备所测量的数据。作为优选的，所述数据采集器11设置在所述潜水器1中。
所述潜水器1为载人潜水器或水下机器人，潜水器1可以接收指令到达指定试验点。所述潜水器1上设有找平装置7，保证岩土原位测试的有效进行。具体的，找平装置7为带钻头的钻机，钻头钻入地下岩土体中，保证潜水器1的稳定性。
静力触探试验过程中，开启多头液压臂2中静力触探设备所对应腔室4内的液压夹持器6，液压夹持器6夹持第一传力杆8沿液压夹持槽5向下运动将静力触探设备贯入海底岩土体中并达到试验所需的贯入深度，在贯入的过程中，数据采集器11实时测记静力触探探头9所受到的阻力。
螺旋板荷载试验过程中，开启多头液压臂2中螺旋板荷载设备所对应腔室4内的液压夹持器6与低速旋转电机12，低速旋转电机12通过第二传力杆13带动螺旋承压板15低速转动，同时液压夹持器6夹持螺旋承压设备向下运动，螺旋承压试验设备实现向下慢速钻进，直至达到试验所需深度，液压系统根据试验需要加压，测力传感器14通过数据采集电缆10将数据传回数据采集器11进行测记。
标准贯入试验过程中，开启多头液压臂2中标准贯入设备所对应腔室4内的液压夹持器6，液压夹持器6夹持标准贯入设备贯入岩土体表层，开启电机17，电机17带动连杆活塞18做活塞运动，连杆活塞18做活塞运动压缩冲击气缸16内空气，产生气压冲击冲击块19，冲击块19再冲击冲击子20，冲击子20撞击在触探杆21上，此时液压夹持器6取消夹持标准贯入设备，贯入器23接受冲击贯入岩土体中。完成标准贯入试验后，液压夹持器6夹持贯入器23收回到标准贯入设备所对应腔室4内，此时试验结束。
需要指出的是，此处的标准贯入试验所采用的标准应与陆地所采用的标准区别开来，可以根据冲击气缸16的压力，冲击块19、冲击子20的质量来确定对应于陆地标准贯入试验的标准。
当然，以上仅为本发明较佳实施方式，并非以此限定本发明的使用范围，故，凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。
