[發明專利]一種濱海城市沿岸潮汐漲落模擬裝置及其試驗方法

在審

• 申請號: 202210162111.7
• 申請日: 2022-02-22
• 公開（公告）號: CN115100939A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 范寧;姚永亮;谷川;葛苗苗;胡怡璇;于小博
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 鄭書利

本發明涉及一種濱海城市沿岸潮汐漲落模擬裝置，包括水環境系統、潮汐水位調控系統、監測分析系統和海床土樣，所述水環境系統包括環境水箱，環境水箱內設模擬海床區、模擬海水區和調控區，所述海床土樣置于模擬海床區，模擬海水位于模擬海水區，所述潮汐水位調控系統通過管道與調控區連接，控制模擬海水水位的上升或下降，模擬潮汐漲落周期，所述監測分析系統分別監測土體和模擬海水。該裝置有效模擬分析濱海城市沿岸潮汐水位的周期性變化以及潮汐水位變化對沿岸土層的影響情況，可以綜合實現海水滲流過程和土體特征的監測，且易于實現，方便操作。

技術領域

本發明涉及海洋工程技術領域，特別是涉及一種濱海城市沿岸潮汐漲落模擬裝置，以及一種濱海城市沿岸潮汐漲落模擬裝置的試驗方法。

背景技術

潮汐是在月球和太陽引力作用下形成的海水周期性漲落的現象，其中，海水垂直上漲稱為潮；海水垂直下落稱為汐。潮汐水位的周期性漲落降會使海水滲流進入濱海城市沿岸土體，進而導致濱海城市沿岸土體地下水位發生時效性變化，該土體水位變化情況相比內陸地區要復雜的多。土中水位變化及滲流過程又是地下建筑工程事故的主要誘因之一，當土體存在滲流時，滲流路徑上土體的工程力學特性通常會降低或發生區域性土體沉降，進而使地下建筑產生額外的受力和變形，誘發工程事故或形成潛在威脅。因此，對于濱海城市的工程建設項目而言，有必要關注潮汐現象對濱海城市沿岸土體地下水位的影響。

目前，缺少能夠同時考慮真實濱海城市沿岸土體特征和潮汐現象的模擬裝置及方法。濱海城市沿岸土體多以濱海相淤積、三角洲相沉積形成，含砂量較高、土體透水性強，加之地下水位較淺，工程地質條件十分復雜。但由于相關模擬裝置和方法的缺失，對于濱海城市沿岸土體在潮汐作用下的力學特性改變仍無足夠理論依據，不利于濱海城市工程建設安全及潮汐相關理論的發展。

發明內容

鑒于背景技術存在的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種濱海城市沿岸潮汐漲落模擬裝置。

本發明是采取如下技術方案來完成的：一種濱海城市沿岸潮汐漲落模擬裝置，包括水環境系統、潮汐水位調控系統、監測分析系統和海床土樣，所述水環境系統包括環境水箱，環境水箱內設模擬海床區、模擬海水區和調控區，所述海床土樣置于模擬海床區，模擬海水位于模擬海水區，所述潮汐水位調控系統通過管道與調控區連接，控制模擬海水水位的上升或下降，模擬潮汐漲落周期，所述監測分析系統分別監測土體和模擬海水。

進一步地，所述潮汐水位調控系統包括供水箱、變頻潛水泵和流量調控閥，所述供水箱通過水管與外部水源連接，所述供水箱的出水端通過進水水管連接至調控區，所述進水水管上設置流量調控閥，所述供水箱的進水端通過出水水管連接，所述出水水管設置有變頻潛水泵。

進一步地，所述監測分析系統包括土樣監測系統和海水監測系統，所述土樣監測系統包括土體水位監測儀、土壓力傳感器和孔隙水壓力傳感器，所述土體水位監測儀、土壓力傳感器和孔隙水壓力傳感器分別埋設于土體內。

進一步地，所述海水監測系統包括水位尺和攝像機，水位尺貼設與環境水箱外側，攝像機置于環境水箱外部前方。

進一步地，所述海床土樣底部鋪設固結砂板，海床土樣頂部設有加載裝置，所述海床土樣和固結砂板之間設置下土工布，海床土樣和加載裝置之間設置有上土工布，所述加載裝置包括帶孔加載板和放置于加載板上方的不同重量的加載砝碼。

進一步地，所述環境水箱內設有可拆卸第一阻隔板和第二阻隔板，環境水箱側壁設置有兩對導槽，第一阻隔板和第二阻隔板分別插入導槽內，所述第一阻隔板和第二阻隔板將環境水箱分割成模擬海床區、模擬海水區和調控區。

一種濱海城市沿岸潮汐漲落模擬裝置的試驗方法，步驟如下，

(1)環境水箱內插入可拆卸第一阻隔板和第二阻隔板，將環境水箱分為模擬海床區、模擬海水區和調控區三部分，將攝像機放置在環境水箱正前方；

(2)固結海床土樣，