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自由落体式触探仪(如图1)在其自身重力作用下加速笔直着落，然后贯入沉积层中。在贯入历程中，它丈量水下的沉积层。这套仪器能贯入流体或固结淤泥层数米。它的重量为7-10千克，极限速率约为6.5米/秒，长度为0.9米，直径为0.05米，深度丈量精度为0.05米。

目今，欧洲大部分口岸接纳密度丈量值来表征浮泥层的松散特征。密度以吨每立方米(t/m³)体现，并与水的密度举行较量。浮泥与水的密度比值的增添取决于浮泥中颗粒的含量。浮泥由惰性颗粒(如砂粒和粉粒)和活性颗粒(如粘粒和有机物质)组成。水与活性颗粒团结在一起，絮凝颗粒之中和之间的水是关闭的。浮泥的密度丈量值给出了颗粒和水的体积密度。在欧洲的几个口岸，接纳浮泥密度为1.2T/m?的深度作为判断船舶能够通过浮泥层的适航深度标准。

这个判据最初是从假定的浮泥密度与强度或阻力之间的关系推导出来的。浮泥的流变是在外力作用下的塑性和弹性变形。

关于自由落体式触探仪来说，外力是重力。关于进入淤泥层的船来说，外力就是船的推进力。当像自由落体式触探仪这样的管状物使淤泥变形时，会爆发两种阻力。第一种阻力作用在触探仪的圆锥体上，淤泥被推开并变形。把单位体积“V”(单位为立方米)的淤泥推开单位距离“d”所需的能量E(单位为焦耳)称为圆锥体贯入阻力或锥尖阻力(单位为J/m³或Pa)。

当触探仪套管贯入到淤泥层中，淤泥与套筒之间的摩擦会爆发阻力。阻力(单位为牛顿)除以套筒外貌积A(单位为立方米)获得抗剪强度。作用在触探仪上的力如图2中所示。

流变和密度随时间的演变差别，因此不保存一对一的关系。

用自由落体式触探仪上的一组自力的板载传感器来丈量沉积层的密度和流变。压力传感器用于测定软沉积层中的孔隙水压力并推算出密度，这里的要求是沉积物(泥沙)刚沉积不久，在这种情形下孔隙压力即是泥沙的重量。板载加速率传感器测得的数据被用来推导出速率，然后把速率导入到一个动态模子中。该模子赔偿了阻力等外力因素。然后，使用该模子对在沉积物中完成的丈量举行标准化。效果是高精度的圆锥贯入总阻力和抗剪强度，精度为2%，每贯入1厘米就有几个数据点。圆锥贯入总阻力是锥体移动单位体积沉积物(泥沙)所消耗的总能量？辜羟慷仁茄匾瞧魈淄采瞎崛朊康ノ簧疃人牡哪芰。

每落下一次，可获得以下特征曲线。图3显示了某个口岸某次落下的特征曲线，该口岸接纳了1.2t/m³的标准来确定适航深度。在评估不排水抗剪强度时，可以清晰地看出，该点位于高阻力的固结淤泥层中。

在另一个口岸(图4)，使用相同的1.2吨/m?标准来确定适航深度。然而，在这一点处的不排水抗剪强度很低，并且深度增添一米后抗剪强度也没有改变，这批注保存优化的空间。

自由落体式触探仪可以用来准确测定水下沉积层的深度和厚度。它提供了关于沉积物结构和分层的特殊信息，好比关于多波束回声测深仪数据来说。

在图5中，210KHz回声测深仪可确定沉积层的顶部，但33KHz回声测深仪却不可确定适航的底部，而自由落体式触探仪可以提供完整的强度或减速剖面曲线，从而能够准确评估沉积物。

自由落体式触探仪在松散淤泥层中的运行情形与船舶在淤泥中航行时的运行情形之间可能保存亲近关系。在船舶航行通过淤泥时，船头会有一个与淤泥移动有关的影响区域，在船体下面摩擦力将占主导职位。摩擦参数可以从剪应力中推导出来。在淤泥是各向同性的假设下，这意味着在所有偏向上预计的阻力都相等，在淤泥层中的每个位置处的圆锥贯入总阻力可以体现移动单位体积淤泥所需要的能量，而剪应力可以用来展望摩擦力。

凭证Abelev(2009)文献，展望物体与淤泥层相互作用情形的另一个要害因素是相互作用的速率。自由落体式触探仪在松散淤泥层第一米处的平均攻击速率为5-6米/秒。船舶进入口岸的速率为5-6节，也就是2.5-3米/秒。由于较高的速率，自由落体式触探仪展望的阻力可能会凌驾船舶现实受到的阻力。

在鹿特丹港的Beerkanaal举行视察时，自由落体式触探仪被按期使用。选择了一个活跃的沉积带，并形成更麋集的纪录格网。目的是从密度和强度演变的角度评价新的沉积层。最近，两张距离一个月的多波束图提供了一张展现沉积物积累的差别图(图6)。  已视察到沉积物增高的最大值为1.5米，新沉积物淤积高度主要漫衍在0.5-1.0米之间，其中1.0米淤积可诠释为旧的疏浚挖槽被填满。

视察了两个区域。1区在Beerkanaal西侧入口内里，没有新的沉积(深蓝色)。在Beerkanaal西侧入口外面，新的沉积物履历6周沉积下来。第一次丈量称为T₀丈量，6周后的第二次丈量称为T₁丈量。

其目的是视察现有淤泥层之上新沉积层的密度和流变之间的关系，并将它们与在某个试验场(Staelens(2013))举行的模拟试验联系起来。原始的淤泥层已固结，较长时间没有疏浚。原始淤泥层强度剖面(图7，蓝色曲线)显示出以下特征。

自由落体式触探仪的两次测试位置标在图7上的1区101位置。第一次的测试时间为T₀，第二次测试时间为六周后的T₁。沉积层的圆锥贯入总阻力剖面无显著差别，淤泥顶部的深度为18.7米。

触探仪的两次测试位置标在图8上的107位置。关于107位置，在多波束图上有约莫1米的差别。在强度剖面图上也可以看到类似的差别。在T₀时，强度剖面曲线从23.6米最先，在T₁时，淤泥顶部深度为22.6米。

新淤泥层的圆锥贯入总阻力最大为8KPa。8 kPa的圆锥贯入总阻力相当于100Pa的抗剪强度所需的能量损失。在PIANC(国际航运协会，1997)和Wurpts R.(2005)的报告中，100Pa被建议作为可通航淤泥的最大屈服强度。

基于这些假设， 由于在PIANC(1997)屈服极限值之内，新的沉积层仍然是可以通航的。

在相同的位置，用笔直的Beeker采样器来丈量密度。在107位置(在这里还丈量了新沉积层)的第1米处收罗了试样。该取样器的丈量效果显示，从淤泥层顶部到顶部以下约1米的规模内，密度险些坚持稳固。

凭证在某个试验场对这种淤泥举行的足尺模拟试验效果，这个密度说明这些沉积物的沉积爆发在不到20天前(图10，改编自Staelens(2013))。

在感兴趣的区域，用自由落体式触探仪做了24次丈量。仅思量T₁多波束图，这些丈量效果在整个区域内做内插。取三维天生的强度体的横截面(图11)。

图11描绘了采样区的概况。在第400行取了一个横截面。图12显示了该横截面。有两条洋红色的线，它们划分是T₀和T₁时的多波束丈量的深度。这两条线之间就是新淤积的沉积物。在这个横截面上该沉积层的强度远低于8KPa的圆锥贯入阻力或100KPa的抗剪强度。

鹿特丹港现在正在使用密度标准来启动、控制和评估疏浚工程。目的深度是23.65米。当目的深度以上沉积层的体积密度(容重)凌驾1.2吨/米3时，需要疏浚这些沉积物。在上述情形下，新沉积层知足疏浚的条件。在这种情形下，沉积物顶部在23.65米以上，该沉积层的平均密度为1.22吨/米3。从强度上看，沉积层很是松散，其抗剪强度还没有抵达PIANC(国际航运协会，1997)的100Pa水平。

在Staelens(2013)中提及的固结试验已证实，在固结的第一阶段，密度演变得速率远远快于强度。强度的演变似乎受沉积物的排水和沉积物的负荷配合驱动，而密度的演变只需要排水。由于大部分新沉积层的厚度在0.5-1.0米之间，以是在这种特定情形下，沉积物的负荷相对较低。因此，强度的演变缓慢。在试验场也视察到了这种征象；在试验场的视察似乎与在现场的视察相一致，从而能够准确地展望强度和密度的演变。

密度和强度随时间转变的这种差别为优化疏浚工程提供了时机。通过跟踪沉积物的强度参数而不是密度参数，可能会降低挖泥船发动和快速响应的本钱；箍梢酝ü刂瞥恋砦锏那慷壤唇徊窖由旆从κ奔，从而使生产历程中险些所有的峰值变得平缓。

在沉积后的第一个月，松散的沉积层在自身重量和新沉积物重量作用下固结，其强度变大。通过疏浚固结层，并坚持浮泥层不受影响或坚持其松散，可能会优化疏浚事情。