海底静力触探（CPT）系统舷外加接杆技术的力学分析及应用*

祝汉柱，王晨涛，罗侗俐，王春光，李 涛

（1.磐索地勘科技（广州）有限公司，广州 510760；2.中交公路规划设计院有限公司，北京 100120）

0 引言

海底静力触探（CPT）系统是以海洋调查船为载体，利用船载起吊设备将CPT水下单元放置于海底，通过机械机构将锥形探头连续压入海底土体，对土体物理力学性质进行原位探测的海洋调查设备[1]。海底静力触探（CPT）系统的锥杆加接杆长度因受到船舶硬件设施、海洋环境等客观因素的影响，一直以来是制约CPT系统土体探测深度的主要原因。舷外加接杆是一种在船舶四锚定位或动力定位作业条件下，依靠相关机械机构的支持，伴随CPT系统水下单元下放海底过程中的锥杆连接技术。

在海洋地质调查中，人们总是希望在设备能力许可下对海底的探测深度愈深愈好。CPT系统探测的土体深度主要取决于设备的贯入能力、土体的软硬程度、锥杆的加接长度和机械强度等[2]。其中锥杆的加接长度制约着CPT系统的探测深度。以往作业是先将若干锥杆与CPT水下单元接好后，再利用起吊设备将其放入海底进行工作，但船舶起吊设备的起吊高度有限，往往不能满足锥杆加接长度的要求，如图1所示。再者，加接后的锥杆是大轴径比的柔性压杆[3]，根据材料力学理论，当加接杆超过一定长度后会出现自身重力作用下的自然弯曲变形甚至折断，使锥杆的加接长度受到了自身物理条件的限制[3]。显然，以上两个因素成为CPT系统增加探测深度的瓶颈。因此，通过有效的物理方法解决CPT系统水下单元加接杆长度问题，是增加探测深度的必要条件和基础。……