[實用新型]一種測量基盤下落與土相互作用的模擬試驗裝置

有效

• 申請號: 201720647968.2
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN206876387U
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 楊樹耕;程凱旋;唐曉晴;李潤野;黃錫玲;陳金忠
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 吳學穎

技術領域

本實用新型涉及海洋工程結構模型試驗技術領域，更具體的說，是涉及一種測量基盤下落與土相互作用的模擬試驗裝置。

背景技術

隨著陸上化石能源的枯竭，人們對海洋油氣資源的重視程度和開發力度也越來越強。海洋石油開發逐漸走向深海區域，海洋工程需要對深海中使用的工程設備和結構進行研究和改進。基盤是海洋工程開發中的一種重要設備。基盤固定于海底，是一個用以保護預鉆井口、引導平臺就位以及保證井口正確回接的鋼質結構，在鉆井過程和油氣開采過程中起到了重要作用。為了保證基盤在安裝過程中的到位和穩定性以及安裝后的可靠性，必須對基盤的自沉過程和基盤與深海海洋土的相互作用進行研究。

采用試驗裝置對基盤自沉下落后與土體的相互作用進行研究是一種通常的方法。試驗中需要使基盤從一定高度落入土箱中，并控制其下落的姿態和速度，以模擬基盤實際安裝過程中自沉狀態。因此需要一個試驗裝置模擬下落過程，并能夠在下落過程結束后讀取所需數據以供后續研究。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種測量基盤下落與土相互作用的模擬試驗裝置，模擬基盤實際安裝過程中下沉與土體接觸的過程，并能夠量取相關數據進行后續研究，具有結構設計合理、可進行多組試驗、試驗精度較高和量取數據便利等特點。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的。

本實用新型的一種測量基盤下落與土相互作用的模擬試驗裝置，包括支架，所述支架中部對稱設置有縱向的滑軌，每個所述滑軌底部均設置有擋塊，每個所述滑軌均設置有滑塊，所述滑塊均通過頂部連接的牽引繩提供動力沿滑軌上下移動，每個所述滑塊均通過滑塊限位器與基盤模型相連接，所述滑塊限位器側壁水平設置有測距板；

所述基盤模型正下方設置有土箱，所述土箱內部由下至上依次鋪設有下礫石層、與土箱內部連通的排水管、上礫石層、土工布和試驗用土層，所述土箱箱壁設置有與排水管端頭連接的排水管出口，所述試驗用土層內埋設有傳感器，所述土箱頂部設置有位移傳感器。

所述滑塊限位器包括連接在基盤模型上的頂部開口鋼筒，所述鋼筒內設置有縱向移動的直桿，所述直桿底部焊接有鋼板，所述直桿頂部與滑塊相連接；所述鋼板的尺寸大于鋼筒頂部的孔尺寸，且小于鋼筒的內徑；所述直桿的直徑小于鋼筒頂部的孔尺寸。

所述傳感器包括孔隙水壓力傳感器和土壓力傳感器。

所述排水管盤設于下礫石層上部，所述排水管管壁設置有連通孔，所述連通孔的直徑應均小于上礫石層和下礫石層中礫石的直徑。

所述土箱頂部一側水平設置有用于固定位移傳感器的支撐板，所述位移傳感器位于測距板的正下方。

所述支架設置為中空結構，所述支架頂部設置有用于牽引繩拉動的滑輪。

所述牽引繩一端與滑塊連接，另一端與卷揚機連接。

與現有技術相比，本實用新型的技術方案所帶來的有益效果是：

(1)本實用新型中，滑軌和牽引繩使得基盤模型下落高度調整方便，便于實際操作中進行多組試驗提取數據；

(2)本實用新型中土箱設有由礫石、排水管、土工布構成排水系統，可通過注水和排水調節試驗用土的飽和度；

(3)本實用新型中采用由位移傳感器、孔隙水壓力傳感器和土壓力傳感器構成的測量系統進行所需數據的測量，通過安裝在土箱上的位移傳感器和安裝在鋼筒側壁上的測距板高精度的測量位移，來解決了長距高頻響高精度的位移傳感器價格昂貴不易購買的缺點；

(4)本實用新型通過滑塊限位器和擋塊提升了試驗精度，排除了基盤模型下落與試驗用土層相互接觸時下落的滑塊對基盤模型的干擾。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

附圖標記:1牽引繩；2滑軌；3滑塊；4支架；5滑塊限位器；501鋼筒；502直桿；503鋼板；6位移傳感器；7測距板；8基盤模型；9傳感器；10土工布；11下礫石層；12上礫石層；13排水管；14排水管出口；15土箱；16試驗用土層；17支撐板；18滑輪；19擋塊

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步的描述。