[發明專利]新型深海系泊基礎的安裝與復雜加載模型試驗平臺

有效

• 申請號: 201010168883.9
• 申請日: 2010-05-11
• 公開（公告）號: CN101839815A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 王立忠;國振;袁峰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01M19/00
• 分類號: G01M19/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

技術領域

本發明屬于深水系泊新型室內模型試驗設備技術領域。

背景技術

近年來，隨著海洋資源的開發與利用逐漸向深海轉移，適用于深水張緊式系泊系統的新型海洋基礎的研究越來越引起人們的重視。其中，在深海復雜荷載環境下的新型系泊基礎的承載力特性是當前國內外研究的重點與未來的發展方向。相關的理論研究與數值模型的建立需要大量可靠而詳盡的實驗數據來加以驗證和優化。相對于現場原位試驗而言，模型試驗方法具有費用低廉，易于操作、外界干擾因素少等優點，在科學研究中具有不可替代的作用。目前，國內外進行了很多關于新型系泊基礎的安裝與加載的模型試驗研究，但是相對成熟的試驗儀器很少，而且大都集中于新型深水系泊基礎的靜承載力試驗方面，如The?University?of?Texas?at?Austin研制成功的模型試驗平臺，主要用于一類新型系泊基礎-吸力錨的貫入、拔出以及傾斜方向的靜力加載模型試驗，并即時采集所施加荷載、位移和土體中孔壓變化等試驗數據，詳見<EI-Sherbiny，R.M.，2005.Performance?of?suction?anchor?anchors?in?normally?consolidated?Clay.Ph.D.Dissertation.The?University?of?Texas?at?Austin.>。選用不同的試驗儀器對試驗數據的影響非常大，因此在研究復雜深海環境下的新型系泊基礎的承載力特性時，需要一套可以方便地用于新型系泊基礎的安裝與回收，而且能實現可調控的靜、動力荷載施加的模型試驗平臺，這對于推動海洋工程中深水系泊技術的發展是非常有意義的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是為各類深水系泊基礎的試驗研究提供一套新型深海系泊基礎的安裝與復雜加載模型試驗平臺，以提高進行各類深水系泊基礎試驗的效率，減小由于不同試驗儀器的選用對實驗數據造成的影響，更重要的是為進行深水系泊基礎在復雜靜、動力荷載作用下的承載力理論研究提供可靠的模型試驗技術。

為此，本發明采用以下技術方案：包括錨和設置模擬海床的試驗槽，所述試驗平臺還設有：

1)、設置在試驗槽上方的加載固定架；

2)、可拆卸地安裝在加載固定架上的垂直動力裝置，所述動力裝置能夠拉或壓所述錨；

3)、可拆卸式連在所述垂直動力裝置和錨之間的連接機構；

4)、錨所受垂直動力裝置拉力的力傳感器；

5)、測量錨垂直位移的第一位移傳感器；

6)、可拆式安裝在所述錨的頂部的傾角計；

7)、安裝在所述試驗槽側方的張力調整器；

8)、可拆卸地連接在錨的側面和所述張力調整器之間的拉索；

9)、所述拉索的導向滑輪組；

10)、拉索對錨的拉力角度調節機構；

11)、測量拉索張力的力傳感器；

12)、測量拉索位移距離的第二位移傳感器；

13)、拉索的循環荷載調節器；

14)、與所述錨的頂部可拆卸連接的第三位移傳感器和第四位移傳感器。

本發明首先使用豎向布置的油缸或微型真空泵實現平板錨和吸力錨等新型系泊基礎的安裝；安裝完畢之后，通過豎向油缸和側向布置的加載系統對基礎模型施加不同方向、大小和頻率的靜、動力荷載；最后，在加載實驗完成后，通過豎向油缸和微型真空泵對基礎模型進行回收。本發明與國內外現有的相關試驗技術相比，可以適用于更多樣的深水系泊基礎形式，而且可以穩定地施加更大的荷載，便于改變荷載的施加方向以及實現可調控的靜、動力荷載施加方式。

由于采用本發明的技術方案，本發明具備以下功能：快速布置的海床環境，模擬新型深水系泊基礎的安裝與回收系統，可調控的靜、動力荷載施加系統，對新型系泊基礎模型的運動學及動力學等參數進行即時量測的量測系統。本發明能夠實現深海復雜靜、動力荷載環境下新型系泊基礎承載力特性的模型試驗研究，并提高了進行模型試驗的效率與結果的穩定性，對于開展新型深水系泊基礎的研究有巨大的促進與推動作用。

附圖說明

圖1是本發明錨的安裝與回收示意圖。

圖2是本發明的復雜荷載施加過程示意圖。

圖3是吸力錨負壓貫入的操作示意圖。

圖4是本發明靜、動力加載系統的結構示意圖。

具體實施方式

參照附圖。本發明包括錨4和設置模擬海床的試驗槽12，所述模擬海床包括礫石排水層1、海床粘土2，附圖標號3為水。所述錨可采用吸力錨模型，或者平板錨模型。所述試驗平臺還設有：

1)、設置在試驗槽上方的加載固定架11。