[發(fā)明專利]一種基于臂式土工離心機(jī)的海底滑坡沖擊管線模擬裝置及試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011504758.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112665812B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范寧;郭林;姜建雄;王軍;初相如;秦偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 溫州大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M7/08
• 分類號(hào): G01M7/08
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 鄭書(shū)利

本發(fā)明公開(kāi)了一種海底滑坡沖擊管線模擬裝置，包括臂式土工離心機(jī)、設(shè)在臂式土工離心機(jī)模型箱中的模擬水環(huán)境、固定在模擬水環(huán)境中的模擬管線和可相對(duì)模擬管線運(yùn)動(dòng)的模擬滑坡土樣的承載器，承載器與助推器相連，所述承載器可在助推器推動(dòng)下向模擬管線運(yùn)動(dòng)，并用承載器上的模擬滑坡土樣沖擊模擬管線。本發(fā)明還可包括用于形成模擬水環(huán)境的模擬水環(huán)境裝置和用以數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)裝置。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)重力水平下的海底滑坡沖擊管線工程問(wèn)題模擬，更符合實(shí)際工況，可綜合實(shí)現(xiàn)滑坡體動(dòng)力沖擊管線過(guò)程的監(jiān)測(cè)與分析，包括圖像、流速場(chǎng)、管線受力的監(jiān)測(cè)功能，裝置簡(jiǎn)單，易于推廣。本發(fā)明還公開(kāi)上述裝置的試驗(yàn)方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于臂式土工離心機(jī)的海底滑坡沖擊管線模擬裝置，本發(fā)明還涉及一種基于臂式土工離心機(jī)的海底滑坡沖擊管線模擬裝置的試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

海底滑坡指海底巖土體受海洋環(huán)境動(dòng)力和內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用等多種因素綜合影響下，發(fā)生失穩(wěn)破壞，并在自身重力與初始動(dòng)力作用下發(fā)生長(zhǎng)距離滑移運(yùn)動(dòng)的地質(zhì)現(xiàn)象，是一種發(fā)生頻繁、影響區(qū)域廣泛、預(yù)測(cè)困難的海洋土體災(zāi)害。海底滑坡一旦發(fā)生，失穩(wěn)后的滑移體可以高速運(yùn)移至數(shù)十千米甚至上百千米遠(yuǎn)，可能對(duì)其影響區(qū)域內(nèi)的海洋油氣生產(chǎn)平臺(tái)、海底管道、海底電纜等海洋工程設(shè)施造成破壞性作用，特別是具有長(zhǎng)細(xì)結(jié)構(gòu)的海底管線，更易遭受海底滑坡災(zāi)害的威脅，例如：1977年3月，美國(guó)Texaco公司的一條海底輸油管道因海底滑坡沖擊而發(fā)生破壞，導(dǎo)致大量原油泄漏；1986年，花蓮地震致使臺(tái)灣省東部龜山島附近發(fā)生海底滑坡，切斷了琉球群島與關(guān)島間的海底電纜，造成大面積停電。因此，探究海底滑坡對(duì)管線的沖擊作用對(duì)于滑坡災(zāi)害評(píng)價(jià)與工程設(shè)施設(shè)計(jì)而言具有十分重要的參考價(jià)值。

然而，當(dāng)前有關(guān)海底滑坡的研究主要依托于室內(nèi)水槽模型試驗(yàn)，無(wú)法真實(shí)地模擬滑坡災(zāi)害發(fā)生時(shí)的重力場(chǎng)水平及海底管線的實(shí)際尺寸，導(dǎo)致海底滑坡對(duì)管線的沖擊作用研究受到制約。目前有關(guān)海底滑坡運(yùn)動(dòng)模擬及其動(dòng)力沖擊管線過(guò)程的試驗(yàn)裝置及方法十分有限，特別是基于臂式土工離心機(jī)的試驗(yàn)裝置及方法，基本處于空白，不利于海底滑坡災(zāi)害的評(píng)價(jià)及海底滑坡易發(fā)區(qū)內(nèi)管線工程設(shè)施設(shè)計(jì)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種可供模擬海底滑坡沖擊海底管線的裝置，尤其是對(duì)真實(shí)重力水平下的海底滑坡沖擊管線工程問(wèn)題進(jìn)行模擬的裝置，本發(fā)明的目的還在于提供一種上述試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供的一種基于臂式土工離心機(jī)的海底滑坡沖擊管線模擬裝置，包括臂式土工離心機(jī)、設(shè)在臂式土工離心機(jī)模型箱中的模擬水環(huán)境、固定在模擬水環(huán)境中的模擬管線、可相對(duì)模擬管線運(yùn)動(dòng)的模擬滑坡土樣的承載器和限位器，所述承載器與助推器相連，所述承載器可在助推器推動(dòng)下向模擬管線運(yùn)動(dòng)，并用承載器上的模擬滑坡土樣沖擊模擬管線，所述承載器為承載箱，承載箱包括擋土板，擋土板連接用以自動(dòng)開(kāi)啟擋土板的開(kāi)門(mén)器，所述承載箱與擋土板接觸的至少一部分由磁性材料制作，所述限位器固定在模擬水環(huán)境中用以限制承載箱的移動(dòng)，所述承載箱內(nèi)部設(shè)有推土板和固定在承載箱內(nèi)壁凹槽中的彈性撥片，彈性撥片用以將推土板與承載箱連接在一起，所述助推器的助推桿固定在推土板上，所述開(kāi)門(mén)器包括分別固定在承載箱前后兩端的支架和活動(dòng)連接在支架上的定滑輪及連接繩，所述支架向承載箱外側(cè)傾斜，所述連接繩的第一端繞定滑輪與擋土板下端連接，連接繩的第二端與助推器的助推桿固定，所述連接繩的第二端與助推桿的夾角不大于90°。

進(jìn)一步的，所述開(kāi)門(mén)器包括定滑輪和連接繩，所述定滑輪固定在承載箱上，連接繩第一端繞定滑輪與擋土板下端連接，連接繩第二端與模擬水環(huán)境的箱體固定。

進(jìn)一步的，所述模擬水環(huán)境由包括模型箱、設(shè)在模型箱內(nèi)的U形槽、進(jìn)水口組成的水環(huán)境模擬裝置注水形成。

進(jìn)一步的，還包括數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)裝置，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)裝置包括安裝在模擬水環(huán)境中的攝像機(jī)和/或安裝在模擬管線上的壓力傳感器。

進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)裝置還包括設(shè)在模擬水環(huán)境沖擊試驗(yàn)區(qū)中的標(biāo)記點(diǎn)或網(wǎng)格線。