[發(fā)明專利]一種模擬斜坡海床的土體制備裝置及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010277593.8
• 申請日: 2010-09-08
• 公開（公告）號: CN101975687A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹靜;高福平;張恩勇;韓希霆;沙勇;楊兵;吳應(yīng)湘
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋石油總公司;中海石油研究中心;中國科學(xué)院力學(xué)研究所
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關(guān)暢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模擬海床土體的制備裝置及方法，特別是關(guān)于一種模擬斜坡海床的土體制備裝置及方法。

背景技術(shù)

在海底，具有一定傾斜角度的海床比水平海床具有更大的普遍性。近海和大陸坡海域的砂質(zhì)海床一般具有0～30°的傾斜角。斜坡海床的存在將導(dǎo)致海底結(jié)構(gòu)物的在位穩(wěn)定性大大降低，在環(huán)境載荷下更容易發(fā)生在位滑動失穩(wěn)。因此，在斜坡海床上鋪設(shè)管道以及進(jìn)行其他基礎(chǔ)性建設(shè)時，一般需要先模擬斜坡海床進(jìn)行試驗(yàn)，而模擬斜坡海床經(jīng)常需要制備相應(yīng)的海床土體。然而，已有海床土體的制備裝置及方法，主要針對水平海床的情況。對于斜坡土體的制備，陸地上常用的方法是將底板一側(cè)用千斤頂頂起，然后鋪設(shè)形成，這種方法如果用于海底，結(jié)果會使原來的沉積過程發(fā)生改變。而在模擬斜坡海床的試驗(yàn)過程中，海床土體的沉積過程也很重要。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種可模擬海底沉積過程、操作方便的模擬斜坡海床的土體制備裝置及方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種模擬斜坡海床的土體制備裝置，其特征在于：它包括一透明土槽，所述土槽左、右兩側(cè)壁分別豎向設(shè)置一支撐結(jié)構(gòu)，每一所述支撐結(jié)構(gòu)上設(shè)置有一水平高度可調(diào)節(jié)的橫梁，兩所述橫梁上設(shè)置有一斜梁；沿所述斜梁設(shè)置有滑動軌道，所述滑動軌道上設(shè)置有滑塊，所述滑塊上連接有一刮板；所述土槽前、后兩側(cè)壁上分別設(shè)置有一水平支架，每一所述水平支架的一端設(shè)置有一扇形支撐板，兩所述扇形支撐板上分別設(shè)置有一弧形滑槽，每一所述水平支架的另一端設(shè)置有一支座，兩所述支座上分別鉸接一滑軌，兩所述滑軌的另一端設(shè)置在相應(yīng)一側(cè)的所述弧形滑槽內(nèi)，并通過鎖緊裝置鎖緊；兩所述滑軌上架設(shè)有一灑砂車；所述土槽外部設(shè)置有一電機(jī)，所述電機(jī)輸出端設(shè)置有一卷揚(yáng)輪，所述卷揚(yáng)輪固定連接一拉索，所述拉索的另一端依次繞過設(shè)置在一側(cè)所述支撐結(jié)構(gòu)上的兩個定滑輪后，用于掛設(shè)所述滑塊和灑砂車其中之一。

所述電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)。

所述電機(jī)采用伺服電機(jī)。

一種采用上述裝置的模擬斜坡海床的土體制備方法，其包括以下步驟：1)將滑軌一端安裝在土槽頂部的支座上，調(diào)節(jié)滑軌另一端在弧形滑槽內(nèi)的高度并鎖緊，將灑砂車架設(shè)在滑軌上，將卷揚(yáng)輪上的拉索，依次繞過兩個定滑輪后，掛設(shè)在灑砂車上；2)啟動電機(jī)帶動卷揚(yáng)輪拉動灑砂車往復(fù)運(yùn)行，將灑砂車內(nèi)的砂料灑入土槽中，得到粗略近似于預(yù)制備坡度的土體結(jié)構(gòu)，然后解開拉索，取下灑砂車，并拆除滑軌；3)根據(jù)預(yù)制備的土體結(jié)構(gòu)的坡度，調(diào)節(jié)兩橫梁在相應(yīng)支撐結(jié)構(gòu)上的高度并固定，將斜梁安裝在兩橫梁上；在斜梁的滑動軌道上安裝連接有刮板的滑塊，將卷揚(yáng)輪上的拉索依次繞過兩個定滑輪后，掛設(shè)在滑塊上；4)啟動電機(jī)帶動卷揚(yáng)輪拉動滑塊，帶動滑塊上的刮板沿斜梁滑動，對土體結(jié)構(gòu)進(jìn)行刮平，直至得到預(yù)制備土體結(jié)構(gòu)。

所述步驟2)中，根據(jù)預(yù)制備的土體結(jié)構(gòu)的厚度和坡度要求，灑砂車的往復(fù)運(yùn)行是變速運(yùn)動。

所述步驟1)中，首先在土槽內(nèi)，用硬質(zhì)材料搭建一與預(yù)制備的土體結(jié)構(gòu)相同坡度的斜坡，然后安裝灑砂車。

所述步驟2)中，灑砂車的往復(fù)運(yùn)行是勻速運(yùn)動。

所述步驟2)中，灑砂車沿滑軌往復(fù)運(yùn)行，將砂料一層層鋪設(shè)在土槽中，在此過程中不斷調(diào)節(jié)設(shè)置在弧形滑槽內(nèi)的滑軌一端的高度，直至土體結(jié)構(gòu)制作完成。

所述步驟4)中，刮板對土體結(jié)構(gòu)反復(fù)刮平2～3次，直至刮板基本上與土體結(jié)構(gòu)保持接觸。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明通過設(shè)置在土槽側(cè)壁上的水平支架、扇形支撐板和滑軌，可以將灑砂車架設(shè)在土槽上方，灑砂車沿滑軌往復(fù)運(yùn)動，即可將砂料一層層鋪設(shè)在土槽中，同時，可以根據(jù)砂料性質(zhì)和預(yù)制備的土體結(jié)構(gòu)的密度，不斷調(diào)節(jié)設(shè)置在扇形支撐板的弧形滑槽一端滑軌的高度，調(diào)節(jié)灑砂車距離土體表面的高度，直至土體結(jié)構(gòu)制作完成。2、本發(fā)明通過設(shè)置在土槽側(cè)壁上的支撐結(jié)構(gòu)和橫梁，可以調(diào)節(jié)斜梁的傾斜角度，使其與預(yù)制備的土體結(jié)構(gòu)坡度一致，通過設(shè)置在斜梁上的滑塊和刮板，可以進(jìn)一步精確調(diào)控土體的傾斜坡度，保證斜坡表面的平整度，最終得到與預(yù)制備的土體結(jié)構(gòu)坡度相同的土體結(jié)構(gòu)，以用于模擬斜坡海床。3、本發(fā)明通過層層鋪設(shè)砂料，并不斷調(diào)節(jié)灑砂車距離土體表面的高度，可以制備不同相對密實(shí)度的土體結(jié)構(gòu)，以模擬海底斜坡海床的沉積過程。4、本發(fā)明由于灑砂車的灑砂速度不變，因此，可以通過電機(jī)調(diào)節(jié)灑砂車的行走速度，使灑砂車變速行走，使土體的鋪設(shè)厚度前后不一致，以形成具有一定坡度的土體；也可以使灑砂車勻速行走，進(jìn)而使土體的鋪設(shè)厚度前后一致。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙，操作方便，可廣泛用于模擬斜坡海床的土體制備過程中。

附圖說明