發(fā)布時間：2021-01-27 14:09

　　隨著現(xiàn)代科技的跨越式進(jìn)步和與之相對的陸地資源的消耗,人類對海洋資源的需求上升到了一個新的高度,在海洋中活動的范圍也越來越廣。尤其是在海洋工程領(lǐng)域,發(fā)展的速度明顯超過了同期資源開發(fā)的速度。據(jù)2010年國家數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),全球海洋工程設(shè)備共有各類海洋鉆探裝備750多套。海洋工程領(lǐng)域技術(shù)先進(jìn),投入產(chǎn)出比小,并且具有極高的附加價值,是未來全球在這一領(lǐng)域發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)。雖然各國都早已著手海洋資源開發(fā)和海洋工程建設(shè),但是都不可避免地面臨著不小的難度,尤其是海洋地質(zhì)探測設(shè)備的落后嚴(yán)重制約了人類社會對海洋資源探索的腳步。靜力觸探技術(shù)是目前最先進(jìn)的海底土體原位探測方法,是我國在“海洋強(qiáng)國”戰(zhàn)略中的一個重要發(fā)展方向,在國防安全、水下工程、海洋資源勘探、海洋科學(xué)調(diào)查等領(lǐng)域都有著及其光明的應(yīng)用前景。本文針對海洋靜力觸探工程技術(shù)的工作原理,設(shè)計(jì)了一套基于海底靜力觸探平臺的測控系統(tǒng)。該平臺搭載的海洋靜力觸探設(shè)備以一種靜力的方式將靜力觸探傳感器探桿緩慢地貫入到海底沉積物土層中,獲取相關(guān)的土質(zhì)參數(shù)。測控系統(tǒng)主要包括控制海底設(shè)備貫入的水下測控單元和甲板數(shù)據(jù)采集單元。水下測控單元通過軟件模擬全雙工485與甲板PC端實(shí)時通信,執(zhí)... 

【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

國外靜力觸探設(shè)備靜力觸探技術(shù)最早于1950年前后問世，距今已有約70年的歷史

器的夾持狀態(tài)，做出相應(yīng)應(yīng)急措施。荷蘭輝固公司“Seacalf”系列的沉放式靜力觸備良好的穩(wěn)定性。該設(shè)備底部安裝了可以提供支承反力的海底盤，具有 300 米水深作的能力，并且觸探深度最深可達(dá) 40 米[51]。（3）多樣性：海底靜力觸探技術(shù)在海洋土體工程勘察中應(yīng)用前景廣泛的同時，也受環(huán)境、設(shè)備貫入動力和不良的市場競爭等因素限制，以至于在海洋土體工程商業(yè)中所下降，相關(guān)的技術(shù)發(fā)展增勢也有所放緩。目前，國外的靜力觸探技術(shù)正朝著探頭的發(fā)展方向前進(jìn)，國內(nèi)相關(guān)科研機(jī)構(gòu)也已通過和其他原位探測技術(shù)的有效結(jié)合，開靜力觸探儀、旁壓靜力觸探儀、電阻率靜力觸探儀與測斜儀等多種靜力觸探儀[14]。術(shù)為靜力觸探技術(shù)添加新的色彩，也是我國靜力觸探技術(shù)未來的發(fā)展方向。 課題的研究內(nèi)容與章節(jié)安排本課題針對原位測量海底沉積物土質(zhì)參數(shù)的工作特性，研制了一套適用于海底環(huán)境探平臺測控系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于近海水深約 50 米的海洋工作環(huán)境，具備測量方便、性高、多站點(diǎn)測控的良好特性。該系統(tǒng)主要從三個設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行展開，分別是海底、甲板單元數(shù)據(jù)采集設(shè)備和甲板控制終端。圖 1.2 為本課題所研究的海底貫入系統(tǒng)

內(nèi)部電路輸出電壓也相應(yīng)變化。數(shù)據(jù)采集儀通過采集傳感器輸出的電壓信號得到相應(yīng)的土質(zhì)參數(shù)。靜力觸探傳感器探頭貫入到土中的過程對土體的變形和破壞極其復(fù)雜。假如把錐頭的貫入過程看成是準(zhǔn)靜態(tài)的，即從一個平衡過程向另一個平衡過程變化的狀態(tài)，則該問題的答案應(yīng)當(dāng)滿足幾何方程（大變形）、平衡方程、力與位移邊界條件和土的本構(gòu)關(guān)系等。綜合目前的研究現(xiàn)狀，常用的近似理論方法包括[23-25]承載力理論、孔穴擴(kuò)張理論、穩(wěn)態(tài)變形理論、應(yīng)變路徑法、運(yùn)動點(diǎn)錯位方法等，且上述的理論前提為土壤環(huán)境為飽和黏土。承載力理論則是把錐頭貫入看成一個承載力問題，即被貫入土體對錐頭的負(fù)重能力。假設(shè)錐尖所受阻力與圓形基礎(chǔ)的破壞荷載值相同，并采用極限平衡和滑移線兩種分析方法來確定錐尖阻力。孔穴擴(kuò)張理論與該現(xiàn)象類似：在彈塑性介質(zhì)中產(chǎn)生一個孔洞需要的壓力與相同條件下擴(kuò)張為相同體積的孔穴所需的壓力是成比例的[18]。通過平衡方程、幾何方程和土的本構(gòu)關(guān)系結(jié)合破壞準(zhǔn)則和邊界條件可求解該理論問題。應(yīng)變路徑法則是將這種貫入導(dǎo)致的土層破壞看成定向流動問題求解，即將錐頭的貫入看做土顆粒環(huán)繞相對固定不動的錐頭，沿周圍分布的流線向探頭貫入的反向流動[26]。2.1.2 測控系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3003184