一种十字板剪切试验系统的制作方法

本发明属于原位测试系统，具体涉及一种十字板剪切试验系统。

背景技术：

1、十字板原位测试系统是针对饱和黏土进行的一项现场原位不排水抗剪强度的测试试验，是海洋工程地质勘察中非常重要的原位测试方法之一。海上原位十字板剪切试验是一种通过在海底钻孔内，对插入孔底黏土中的十字板头施加扭矩，使十字板头在土体中匀速扭转形成圆柱状破坏面，通过换算、评价黏土不排水抗剪强度及其灵敏度等指标的现场原位测试方法。

2、相关技术中的试验系统通常包括由上至下依次连接的驱动装置、轴杆、扭矩传感器以及十字板头，通过驱动装置给轴杆施加扭矩，并使轴杆带动十字板头旋转，此时，扭力传感器测出十字板旋转的扭转力矩，并实时记录所测力矩值和旋转角度的关系，从而实现饱和黏土的抗剪强度测试。

3、然而，在深水工程地质探测作业中，为了实现深水作业，轴杆通常比较长，利用驱动装置控制轴杆转动的过程中，轴杆受到海水以及自身惯性力等因素会出现横向抖动的问题，从而使得十字板头出现颤动，十字板头在土体旋转的过程中，就难以形成规整的圆柱状破坏面，从而影响测试精准度，有待改进。

技术实现思路

1、为了解决上述全部或部分问题，本发明的目的在于提供一种十字板剪切试验系统，可以降低轴杆发生抖动的风险，从而降低十字板头出现颤动的风险，使得十字板头在土体旋转的过程中能够形成规整的圆柱状破坏面，进而提高测试精准度。

2、本发明提供了一种十字板剪切试验系统，包括右上到下依次连接的驱动装置、扭矩传感器、轴杆和十字板头，还包括：

3、支撑套筒，顶端与所述驱动装置固定、底端与所述十字板头转动连接，且所述轴杆转动设置于所述支撑套筒内；

4、限位件，设置于所述支撑套筒上；

5、其中，所述限位件能够与海底钻孔的孔壁固定，以实现对所述轴杆的支撑与限位。

6、可选地，所述限位件包括至少一组限位板，每组所述限位板分别沿所述支撑套筒的圆周方向排布，所述限位板的宽度大于所述十字板头的宽度，且所述限位板能够刺入到海底钻孔的孔壁。

7、可选地，所述限位板的底部设置有第一导向斜面。

8、可选地，所述限位板的顶部设置有第二导向斜面。

9、可选地，所述支撑套筒包括由上到下依次设置的过渡接头、支撑筒以及前端轴套，所述支撑筒的顶端与所述前端轴套螺纹连接、底端与所述前端轴套螺纹连接，所述过渡接头与所述驱动装置螺纹连接，所述前端轴套与所述十字板头的旋转轴转动连接，且所述限位件至少设置在所述支撑筒上。

10、可选地，所述轴杆包括延长杆和连接杆，所述连接杆同轴连接于所述延长杆的顶端，所述延长杆的底端与所述十字板头的旋转轴同轴连接、顶端与所述驱动装置的输出轴同轴连接。

11、可选地，所述驱动装置包括：

12、支撑壳，其支撑作用；

13、驱动部，设置于所述支撑壳内，且用于提供动力；

14、驱动轴，转动连接于所述支撑壳内；

15、其中，所述扭矩传感器的一端与所述驱动部的输出轴连接、另一端与所述驱动轴的顶端连接，且所述驱动轴的底端与所述轴杆同轴连接。

16、可选地，所述支撑壳的底部设置有导向轴承座，所述驱动轴的底部转动连接于所述导向轴承座内，且所述支撑套筒的顶端与所述导向轴承座固定。

17、可选地，所述支撑套筒与所述导向轴承座之间设置有密封外盖，所述驱动轴的底端穿过所述密封外盖并与所述轴杆连接。

18、由上述技术方案可知，本发明提供的十字板剪切试验系统，具有以下优点：

19、该装置可以实现对轴杆的支撑与限位，以降低轴杆发生抖动的风险，从而降低十字板头出现颤动的风险，使得十字板头在土体旋转的过程中能够形成规整的圆柱状破坏面，进而提高试验系统的测试精准度。

20、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。

技术特征：

1.一种十字板剪切试验系统，包括右上到下依次连接的驱动装置(1)、扭矩传感器(3)、轴杆(2)和十字板头(4)，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的十字板剪切试验系统，其特征在于，所述限位件(6)包括至少一组限位板(61)，每组所述限位板(61)分别沿所述支撑套筒(5)的圆周方向排布，所述限位板(61)的宽度大于所述十字板头(4)的宽度，且所述限位板(61)能够刺入到海底钻孔的孔壁。

3.根据权利要求2所述的十字板剪切试验系统，其特征在于，所述限位板(61)的底部设置有第一导向斜面(62)。

4.根据权利要求2所述的十字板剪切试验系统，其特征在于，所述限位板(61)的顶部设置有第二导向斜面(62)。

5.根据权利要求1所述的十字板剪切试验系统，其特征在于，所述支撑套筒(5)包括由上到下依次设置的过渡接头(51)、支撑筒(52)以及前端轴套(53)，所述支撑筒(52)的顶端与所述前端轴套(53)螺纹连接、底端与所述前端轴套(53)螺纹连接，所述过渡接头(51)与所述驱动装置(1)螺纹连接，所述前端轴套(53)与所述十字板头(4)的旋转轴转动连接，且所述限位件(6)至少设置在所述支撑筒(52)上。

6.根据权利要求1所述的十字板剪切试验系统，其特征在于，所述轴杆(2)包括延长杆(21)和连接杆(22)，所述连接杆(22)同轴连接于所述延长杆(21)的顶端，所述延长杆(21)的底端与所述十字板头(4)的旋转轴同轴连接、顶端与所述驱动装置(1)的输出轴同轴连接。

7.根据权利要求1所述的十字板剪切试验系统，其特征在于，所述驱动装置(1)包括：

8.根据权利要求7所述的十字板剪切试验系统，其特征在于，所述支撑壳(11)的底部设置有导向轴承座(14)，所述驱动轴(13)的底部转动连接于所述导向轴承座(14)内，且所述支撑套筒(5)的顶端与所述导向轴承座(14)固定。

9.根据权利要求8所述的十字板剪切试验系统，其特征在于，所述支撑套筒(5)与所述导向轴承座(14)之间设置有密封外盖(15)，所述驱动轴(13)的底端穿过所述密封外盖(15)并与所述轴杆(2)连接。

技术总结
本发明公开了一种十字板剪切试验系统，改善了测试精准度较差的技术问题。该装置包括右上到下依次连接的驱动装置、扭矩传感器、轴杆和十字板头，还包括：支撑套筒，顶端与所述驱动装置固定、底端与所述十字板头转动连接，且所述轴杆转动设置于所述支撑套筒内；限位件，设置于所述支撑套筒上；其中，所述限位件能够与海底钻孔的孔壁固定，以实现对所述轴杆的支撑与限位。本发明可以实现对轴杆的支撑与限位，以降低轴杆发生抖动的风险，从而降低十字板头出现颤动的风险，使得十字板头在土体旋转的过程中能够形成规整的圆柱状破坏面，进而提高试验系统的测试精准度。

技术研发人员：王孝义,朱友生,周杨锐,杨兵,沈志明,杨平,刘剑涛,崔明晓,闫庆勋,王艳秋
受保护的技术使用者：中海油田服务股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15