[發明專利]一種波致滲流誘發海床內部沉積物侵蝕的實驗裝置

有效

• 申請號: 201811335536.3
• 申請日: 2018-11-10
• 公開（公告）號: CN109443691B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 張少同;賈永剛;張雅淇;文明征;張博文;單紅仙
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01N15/00
• 代理公司: 青島海昊知識產權事務所有限公司 37201
• 代理人: 張中南;邱岳

1.一種波致滲流誘發海床內部沉積物侵蝕的實驗裝置，其特征在于包括一個三層支架（6），所述三層支架（6）最上層設有波致滲流模擬水槽（1）、中層設有沉積物槽（2）、下層設有侵蝕沉積物時序收集裝置（3），所述波致滲流模擬水槽（1）中設有造波裝置（7），且該底部設有水壓傳感器（8）；所述的沉積物槽（2）底部鋪有石英砂層（9），石英砂層（9）上方設置孔隙隔板（10），孔隙隔板（10）上方用于填充沉積物；沉積物槽（2）頂部側面設有傾斜導管（5），該傾斜導管（5）的另一端與被侵蝕沉積物收集裝置（3）相連；通過造波裝置（7）可以人為模擬預設波參數的波浪荷載；動水壓力通過波致滲流模擬水槽（1）底部的導管（4）連接到中部沉積物槽（2）的底部，滲流自下而上流經沉積物槽（2）中的沉積物，侵蝕其內部的土顆粒并攜帶至沉積物頂面，進而順勢流出沉積物槽（2），即沿傾斜導管（5）流入沉積物收集裝置（3）。

2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的侵蝕沉積物時序收集裝置（3）包括圓形托盤（11），圓形托盤（11）上圍繞圓心設有一圈收集瓶（12），圓形托盤（11）通過步進電機驅動，并按照預設時間旋轉。

3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的滲流模擬水槽（1）、沉積物槽（2）、侵蝕沉積物時序收集裝置（3）、導管（4）與傾斜導管（5），均采用透明亞克力材料制成，便于觀測/拍攝實驗現象。

4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的沉積物槽（2）的出口導管位置與沉積物表面平齊，且導管傾斜向下，以保證被滲流侵蝕的沉積物可自由流出。

5.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的三層支架（6）底部具有萬象滾輪結構，便于移動。

6.如權利要求1所述的裝置的應用，其特征是利用本裝置收集到的侵蝕沉積物可被用來開展質量、粒徑與微結構測量。

7.利用權利要求2所述裝置進行波致滲流誘發海床內部沉積物侵蝕實驗的方法，包括以下步驟：

試驗前

第一步：將石英砂層（9）鋪設于沉積物槽（2）底部，并覆蓋孔隙隔板（10）；

第二步：將沉積物填充到沉積物槽（2）中的孔隙隔板（10）之上，靜置排水固結到預設時間，導管（5）的上端口位置可上下調節，實驗前調至與固結完成后沉積物的表面平齊；

第三步：關閉導管（4），在波致滲流水槽（1）中注水至預設水位；

第四步：設置水壓傳感器（8）的采集模式；

試驗中

第五步：開啟造波裝置（7），模擬預設波參數的波浪；

第六步：打開導管（4），使得滲透壓力作用于沉積物底部；

第七步：設置收集瓶（12）的旋轉時間間隔，定時轉動實現滲流侵蝕沉積物的時序收集；

試驗后

第八步：取出各收集瓶中的沉積物，進行質量、粒度，微結構等測試；排放波致滲流水槽（1）中的水，清理沉積物槽（2）。