[發明專利]一種超臨界流條件下基礎局部沖刷的水槽試驗方法

有效

• 申請號: 202010116202.8
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111289219B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 李熙;姜振春;劉功鵬;禹芝文;徐德龍;黃春芳;羅成喜;張素香;陳詢吉
• 申請（專利權）人: 李熙
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 張賞

1.一種超臨界流條件下基礎局部沖刷的水槽試驗方法，其特征在于，包括：

設置風浪流水槽的有機玻璃前坡，使入射波在緩坡爬坡的過程中波浪破碎而產生激波流，設置風浪流水槽中水體流態，獲得測量段水體體積的超臨界流態；

以模型砂局部起動動力條件控制工程結構基礎局部沖刷，使風浪流水槽僅發生底沙表層移動，而不發生完全移動，并根據該局部起動構建測量段；

對風浪流水槽進行造波，在沖刷坑底沙平衡后，量測工程結構基礎局部沖刷最大沖刷深度、沖刷坑形態和范圍；

待風浪流水槽平穩再造波，重復量測。

2.根據權利要求1所述的一種超臨界流條件下基礎局部沖刷的水槽試驗方法，其特征在于，所述設置風浪流水槽的有機玻璃前坡，使入射波在緩坡爬坡的過程中波浪破碎而產生激波流，包括：

設置前坡的坡度為m＝1/5～1/20，試驗中根據工程區實測海床坡度設置為原型海床坡度；

設置前坡坡頂水深d₁為入射波有效波高H_s的0.5至2倍。

3.根據權利要求1所述的一種超臨界流條件下基礎局部沖刷的水槽試驗方法，其特征在于，所述設置風浪流水槽中水體流態，獲得測量段水體體積的超臨界流態，包括：

前坡段與工程區測量段按照超臨界流Fr1設置，倒坡按照亞臨界流Fr≤1設置；

測量段水體體積超臨界流態控制方程為：

Fr₁＝U₁/(gd₁)^1/2＞1；

坡前亞臨界流的佛汝德數和坡頂超臨界流的佛汝德數滿足：

當d₀/d₁＝n時，

其中，d₀為坡前工程區水深，U₀為坡前水流流速，Fr₀為坡前亞臨界流的佛汝德數，U₁為坡頂水流流速，d₁為坡頂測量段水深，Fr₁為坡頂超臨界流的佛汝德數，n為倍數，g為重力加速度。

4.根據權利要求1所述的一種超臨界流條件下基礎局部沖刷的水槽試驗方法，其特征在于，所述以模型砂局部起動動力條件控制工程結構基礎局部沖刷，使風浪流水槽僅發生底沙表層移動，而不發生完全移動，并根據該局部起動構建測量段，包括：

測量段采用模型砂，工程結構樁基對稱布置在測量段中心線；

基礎局部沖刷測量段水深d₁控制方程為：

d_c1 ＜ d₁ ≤ d_c2

其中，和分別表示海底泥沙完全移動臨界水深和表層移動臨界水深。

5.根據權利要求4所述的一種超臨界流條件下基礎局部沖刷的水槽試驗方法，其特征在于，所述海底泥沙完全移動臨界水深和表層移動臨界水深計算如下：

其中，H₀，L₀分別表示入射波高和波長，φ₅₀為泥沙中值粒徑，L為水深d₁處的波長，H為水深d₁處的波高。

6.根據權利要求4所述的一種超臨界流條件下基礎局部沖刷的水槽試驗方法，其特征在于，所述模型砂起動相似準則為：

其中，λ_d為水深比尺，為起動流速比尺，λ_v為流速比尺。

7.根據權利要求4所述的一種超臨界流條件下基礎局部沖刷的水槽試驗方法，其特征在于，所述模型砂粒徑大于0.10mm。

8.根據權利要求1所述的一種超臨界流條件下基礎局部沖刷的水槽試驗方法，其特征在于，所述對風浪流水槽進行造波，包括：

在風浪流水槽一端安裝不規則生波機；

不規則波采用規范譜，每次連續造波600～7200秒。