[發明專利]適用于液化地層的吸力式沉箱結構模型試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201811020974.0
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN109056856A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 武科;張前進;崔帥帥;于雅琳;趙嘉輝;張政;厲雅萌
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

1.一種適用于液化地層的吸力式沉箱結構模型試驗裝置，其特征在于，包括水容器結構；所述的水容器結構安裝在兩根支架上，且在所述的兩根支架上設有刻度標記；所述的水容器結構的底部通過一個水管與一個用于盛裝吸力式沉箱結構的吸力式沉箱結構容器底部相連；所述的用于盛裝吸力式沉箱結構的容器安裝在一個電伺服振動試驗臺上，所述的電伺服振動試驗臺由控制系統控制其振動頻率。

2.如權利要求1所述的一種適用于液化地層的吸力式沉箱結構模型試驗裝置，其特征在于，在所述的兩根鋼支架且其上每隔一段距離均勻布設一個鋼條作為卡尺。

3.如權利要求1所述的一種適用于液化地層的吸力式沉箱結構模型試驗裝置，其特征在于，所述的電伺服振動試驗臺，包括控制系統，控制系統與動力系統連接，動力系統與用于設置試樣的振動臺連接，所述振動臺包括間隔設定距離設置的主動輥和從動輥，主動輥通過傳動機構與動力系統連接，主動輥和從動輥之間設置傳送帶，所述的用于盛裝吸力式沉箱結構的容器設于傳送帶表面，動力系統帶動用于盛裝吸力式沉箱結構的容器在水平方向的往復運動，通過往復運動產生振動，與實際海洋波浪在海床作用相符。

4.如權利要求3所述的一種適用于液化地層的吸力式沉箱結構模型試驗裝置，其特征在于，所述動力系統為電機，電機與功率調速器相連，該調速器與控制系統連接，從而控制主動輥的旋轉速度。

5.如權利要求3所述的一種適用于液化地層的吸力式沉箱結構模型試驗裝置，其特征在于，所述傳動機構為皮帶傳動機構，所述的皮帶傳動機構包括一個皮帶，在所述的主動輥的一側設有多個所述皮帶配合的皮帶輪，多個皮帶輪的尺寸大小相異，從而進一步獲得不同大小的推力F，拓寬了裝置能提供的推力大小。

6.利用權利要求1-5任一所述的在不同水壓差作用下，進行吸力式沉箱結構動荷載的試驗方法，如下：

步驟1.將吸力式沉箱結構容器填滿海砂，并安裝吸力式沉箱結構；安裝時，吸力式沉箱結構敞口端朝下安裝；

步驟2.將水容器底部與吸力式沉箱結構容器底部通過水管相連，并且水容器內充滿水；

步驟3.將水容器升至設定高度，以模擬設計水頭，并不斷充水，直至吸力式沉箱結構的容器中水溢出后，封閉吸力式沉箱結構容器頂部；

步驟4.通過升降水容器，使其產生不同水頭壓力，從而導致水容器與吸力式沉箱結構的容器產生壓力差作用；

步驟5.靜載荷試驗，吸力式沉箱結構容器固定在振動臺上，處于靜止狀態，只有水容器按照試驗要求調整高差，開展靜載試驗研究，直至吸力式沉箱結構垂直變形或水平變形大于1/4D，其中D為吸力式沉箱結構的直徑；

步驟6.動載荷試驗，吸力式沉箱結構容器固定在振動臺上，通過控制系統設定振動頻率，由電伺服施加動力輸出，帶動振動臺左右振動，直至吸力式沉箱結構垂直變形或水平變形大于1/4D，其中D為吸力式沉箱結構的直徑；

步驟7.從新調整水容器的高度和吸力式沉箱結構的容器的振動頻率，進一步研究不同壓力差作用下的靜載荷和動載荷試驗。