[實用新型]一種基于透明土旋轉(zhuǎn)水槽的海底滑坡演化過程模擬系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201921896989.3
• 申請日: 2019-11-06
• 公開（公告）號: CN210603825U
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 年廷凱;郭興森;范寧;焦厚濱;宋曉龍;谷忠德;李東陽;王技博
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01N33/24
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

1.一種基于透明土旋轉(zhuǎn)水槽的海底滑坡演化過程模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述的海底滑坡演化過程模擬系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)水槽系統(tǒng)、透明土模擬系統(tǒng)、控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述的旋轉(zhuǎn)水槽系統(tǒng)通過控制高性能伺服電機(2)使旋轉(zhuǎn)鼓槽(3)旋轉(zhuǎn)，賦予試樣不同速度，且旋轉(zhuǎn)水槽的閉合U型槽能夠?qū)崿F(xiàn)試樣滑動距離可控；所述的透明土模擬系統(tǒng)制備與真實海底土層物理力學(xué)特性相似的可視化試樣與流體環(huán)境，達(dá)到試樣演化過程的內(nèi)部、外部、界面全程可視化；所述的控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過三維激光切片技術(shù)、工業(yè)相機與運動相機采集方法，達(dá)到演化全過程三維定量化的數(shù)據(jù)提取，三大系統(tǒng)協(xié)同工作；

所述的旋轉(zhuǎn)水槽系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)水槽支撐框架(1)、高性能伺服電機(2)、旋轉(zhuǎn)鼓槽(3)；所述的旋轉(zhuǎn)水槽支撐框架(1)底部與地面固接；所述的高性能伺服電機(2)設(shè)于旋轉(zhuǎn)水槽支撐框架(1)的中心處，與旋轉(zhuǎn)鼓槽(3)通過多個剛性桿件連接，并與微型計算機(10)相連，微型計算機(10)為旋轉(zhuǎn)鼓槽(3)提供不同穩(wěn)定的或變化的旋轉(zhuǎn)角速度；所述的旋轉(zhuǎn)鼓槽(3)內(nèi)層開口、外層封閉，其鼓槽截面為開口U型槽設(shè)計，旋轉(zhuǎn)鼓槽(3)內(nèi)部用于放置環(huán)境流體(6)與透明土試樣(7)，旋轉(zhuǎn)鼓槽(3)外層的透明內(nèi)壁面為鼓槽外層內(nèi)壁面(4)，用于模擬具有不同粗糙度的海床表面；

所述的透明土模擬系統(tǒng)包括示蹤染色劑(5)、環(huán)境流體(6)、透明土試樣(7)；所述的環(huán)境流體(6)為根據(jù)透明土制樣技術(shù)并基于相似準(zhǔn)則配置的用于模擬海水的物質(zhì)；所述的透明土試樣(7)通過透明土制樣技術(shù)并基于相似準(zhǔn)則配置、固結(jié)，用于模擬不同類型海底土層的物質(zhì)；所述環(huán)境流體(6)和透明土試樣(7)均通過示蹤染色劑(5)染色制備出差異明顯的不同顏色，并通過相機(9)進(jìn)行識別，精確監(jiān)測旋轉(zhuǎn)鼓槽(3)旋轉(zhuǎn)過程中透明土試樣(7)內(nèi)部演化情況與外部變化情況，以及透明土試樣(7)與環(huán)境流體(6)界面的物質(zhì)交換過程；

所述的控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括三組激光發(fā)射器(8)、三組相機(9)、微型計算機(10)；所述的激光發(fā)射器(8)與微型計算機(10)相連，在透明土試樣(7)的空間三個方向布置，滿足透明土技術(shù)所需的激光散斑技術(shù)要求；所述的三組相機(9)在透明土試樣(7)的空間三個方向布置，相機(9)的布置方向與激光發(fā)射器(8)的布置方向相對，三組相機(9)均與微型計算機(10)相連，用于記錄并捕捉透明土試樣(7)的三維演化過程，通過數(shù)字圖像處理技術(shù)定量化分析整個演化過程，確定試樣與流體的速度與加速度演化過程并據(jù)此評估試樣受力狀態(tài)；所述的微型計算機(10)用于控制高性能伺服電機(2)、激光發(fā)射器(8)與相機(9)的工作與多種模式的轉(zhuǎn)換，以及高性能伺服電機(2)與相機(9)的數(shù)據(jù)與圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于透明土旋轉(zhuǎn)水槽的海底滑坡演化過程模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)鼓槽(3)的主體為有機玻璃，根據(jù)實際需要繪制網(wǎng)格定位線，并搭配鋼骨架支撐。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于透明土旋轉(zhuǎn)水槽的海底滑坡演化過程模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述的每組相機(9)均包括一個工業(yè)相機、一個運動相機；工業(yè)相機用于結(jié)合激光發(fā)射器(8)的激光，基于PIV技術(shù)精確識別透明土試樣(7)與環(huán)境流體(6)每個剖面粒子的速度場演化情況；運動相機用于拍攝整個實驗過程滑坡體每個時刻的圖片，記錄滑坡體整體演化情況，并計算滑坡體速度、加速度與受力信息。