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龙图腾网获悉中国海洋大学申请的专利深海原位十字板剪切试验装置及沉积物不同剪切面强度解析方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114965095B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-01发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210255338.6，技术领域涉及：G01N3/24；该发明授权深海原位十字板剪切试验装置及沉积物不同剪切面强度解析方法是由郭兴森;刘晓磊;张红;单治钢;孙淼军;吴昊设计研发完成，并于2022-03-16向国家知识产权局提交的专利申请。

本深海原位十字板剪切试验装置及沉积物不同剪切面强度解析方法在说明书摘要公布了：深海原位十字板剪切试验装置及沉积物不同剪切面强度解析方法，属于海底沉积物强度测试技术领域，该装置包括坐底式搭载平台、连接杆、操作控制缆、数据传输缆、压力传感器、扭矩传感器、智能控制电机、减速机、可伸缩探杆、连接口和十字板探头。该装置实现了压力传感器与扭矩传感器协调且高效工作，达到单次贯入就能同时测试十字板探头沿贯入深度的贯入阻力与指定深度处的扭矩。该装置及其沉积物强度解析方法实现了不同深度处海底沉积物水平与竖直剪切面不排水抗剪强度的高效测试与准确解析，尤其解决了现有十字板剪切测试技术面临的测试数据不连续与强度解析过于粗糙的问题，在海底沉积物原位强度测试与应用领域具有显著优势。

本发明授权深海原位十字板剪切试验装置及沉积物不同剪切面强度解析方法在权利要求书中公布了：1.一种解析不同剪切面海底沉积物强度的方法，其特征是该方法利用深海原位十字板剪切试验装置，所述装置包括坐底式搭载平台1、操作控制缆3、数据传输缆4和位于平台下方的连接杆2，所述连接杆2下端依次安装压力传感器5、扭矩传感器6和带有减速机8的智能控制电机7，所述智能控制电机及其减速机8驱动可伸缩探杆9，所述探杆9下端通过连接口10与十字板探头11连接； 所述的压力传感器5采集十字板探头11从泥线处贯入海底沉积物直至停止整个过程中十字板探头11所受到的贯入阻力； 所述的扭矩传感器6采集十字板探头11停止贯入海底沉积后，开始旋转过程中的十字板探头11所受到的扭矩； 所述的智能控制电机7具有贯入、旋转与回收的功能，以将连接十字板探头11及可伸缩探杆9贯入海底沉积物指定深度处，然后旋转可伸缩探杆9与十字板探头11，最后对可伸缩探杆9与十字板探头11进行回收； 所述的十字板探头11为测试海底沉积物强度的主要工具，十字板探头11的高度H是其直径D的2倍； 所述包括以下步骤： 首先，设定压力传感器5与扭矩传感器6的精度与量程、坐底式搭载平台1的数据采集频率、可伸缩探杆9的长度、十字板探头11的尺寸、智能控制电机7及其减速机8的工作模式，所述工作模式包括：贯入深度、贯入速度、贯入时间、旋转角速度、旋转时间； 其次，将所述深海原位十字板剪切试验装置布放至待测海域，启动预先设置的操作程序，开展测试工作，待工作完成之后进行回收； 最后，对测试数据进行解析，得到不同深度处海底沉积物的不排水抗剪强度；所述解析过程具体如下： 1随着十字板探头11贯入深度h的增加，根据沿深度变化的贯入阻力Qh可以计算出不同深度处竖直剪切面不排水抗剪强度τvh，如公式1.5： 其中，τvh为不同深度处竖直剪切面不排水抗剪强度；h为十字板探头的底面从接触泥线开始的贯入深度，如图3所示，该贯入深度通过电机贯入速度乘以时间确定；D为十字板探头的直径；H为十字板探头的高度；Qh为不同贯入深度的贯入阻力； 对于指定深度处，同样可以根据该处的贯入阻力Q′计算出指定深度处竖直剪切面不排水抗剪强度τ′v，如公式1.6 其中，Q′为指定深度处的贯入阻力；τ′v为指定深度处竖直剪切面不排水抗剪强度； 根据剪切柱的应力分布特征，竖直剪切面不排水抗剪强度τvh，还可以用公式1.7表示： 其中，Mv为作用于剪切柱侧面的扭矩； 将公式1.5代入公式1.7中，得到公式1.7： 2根据指定深度处的贯入阻力Q′与扭矩M′，基于关系，可以计算出指定深度处水平剪切面不排水抗剪强度τ′H，如公式1.9所示： 其中，τ′H为指定深度处水平剪切面不排水抗剪强度；Q′为指定深度处的贯入阻力；M′为指定深度处的扭矩； 3定义指定深度处不同剪切面不排水抗剪强度τ′v与τ′H的关系，如公式1.10所示： τ′v＝η·τ′H1.10 其中，η为指定深度处竖直剪切面不排水抗剪强度与水平剪切面不排水抗剪强度之比； 将公式1.9与公式1.6代入公式1.10中，得到公式1.11； 4根据公式1.12所示的τvh与τHh的关系： τvh＝η·τHh1.12 其中，τHh为不同深度处水平剪切面不排水抗剪强度； 再将公式1.11与公式1.5代入公式1.12中，可以解析出不同深度处水平剪切面不排水抗剪强度τHh，如公式1.13，所述不同深度处水平剪切面不排水抗剪强度τHh沿着贯入深度变化； 最终，计算公式如公式1.14与1.15所示，其中贯入深度h要大于十字板探头高度H的两倍以上； 。

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