[实用新型]用于不同加载速率下吸附力试验的系统

说明书

技术领域

本发明涉及海洋与海岸工程、岩土工程的交叉领域，更具体地说，涉及近海或和海洋平台施工中用于吸附力试验的装置。

背景技术

吸附力广泛存在于生活和工程领域，有时会产生重大工程问题，如沉船打捞时的打捞力远大于船体自重，且一旦摆脱了吸附力将产生重大的冲击力；移动式海洋平台的桩腿，当需要移动时也应首先克服海床的吸附作用。目前应用也较为广泛，如吸力式沉箱基础和吸力式锚基础等。但对于吸附力的研究也大部分集中于经验公式和理论推导，模型试验的研究较少，特别是对不同加载速率下的吸附力试验研究更少，可用的设备和仪器也很难在文献中找到。因此为了能更好的了解吸附机理，模型试验是必不可少的方法之一。

发明内容

针对上述问题，为了能更好的了解加载速率与吸附力的关系，找到合适的提拉方法，提高工作效率和工作成本，本发明设计了一套进行吸附力研究的试验设备，可进行不同加载速率下的吸附力试验研究，为近海施工设施和海洋平台领域提供恰当的施工方法和减小吸力的措施打下基础。

为了达到上述目的，本发明提供一种用于不同加载速率下吸附力试验的系统，包括装有土层的土槽，所述土槽中埋设有钢板围成的方箱。

所述方箱的上部一侧设有位移传感器；所述方箱上部通过绳索挂接于杠杆的一端，所述杠杆的另一端挂设有水桶。此外，所述方箱的底部钢板上开设有孔体；所述孔体下方的土层中埋设有孔压传感器。

优选方式下，所述杠杆的支点固定于一个高度可调的支架结构上，支架结构（反力架）为荷载加载时的支架，可进行土体固结和提拉的反力装置。此外，密封土槽利用钢材制作。利用杠杆加载方式和水流流速来表征荷载的速率。具体说，

通过水龙头阀门控制水流速度，以水体代替砝码进行加载；通过杠杆进加载的提拉力进行放大。通过拉力采集设备进行极限吸附力的测定。

本发明通过设计杠杆加载方式和水流流速代替荷载加载速率，水阀控制流速，杠杆施力侧的水桶代替砝码，杠杆的另一侧则用来提供提拉力，从而解决了荷载加载速率不好控制的问题。通过杠杆的原理将上拔的拉力进行扩大，减小了所需的水的重量。本系统可进行不同拉力速率下的吸附力研究。具有结构简单、易于操作等优点。同时也可进行吸附力影响因素、消除吸附力措施等方面的研究。

附图说明

图1是本发明用于不同加载速率下吸附力试验系统的原理结构示意图；

图2是图1所示吸附力试验系统的俯视结构示意图。

具体实施方式

如图1-2所示本发明用于不同加载速率下吸附力试验的系统，包括装有土层1的土槽，所述土槽中埋设有钢板围成的方箱3；所述方箱3的上部一侧设有位移传感器4；所述方箱3上部通过绳索挂接于杠杆6的一端，所述杠杆6的另一端挂设有水桶5。此外，所述方箱的底部钢板上开设有孔体；所述孔体下方的土层中埋设有孔压传感器2。优选方式下，杠杆6的支点7固定于一个高度可调的支架结构8上。

一种实施例中，试验土槽大小为2m×2m×0.7m，见图1，底部和四周密封，可进行水下试验。上部设置反力架，进行施加固结压力和提拉力，杠杆为1∶5的比例。系统中的结构物为移动平台的方箱3，采用厚度为6mm的钢板焊接成规则的箱型，在内部加肋骨保证其刚度，在底部设有预留孔洞，可进行充气、充水消除吸力试验。

试验时，首先对土体进行固结24h，模拟提拉前土体和接触面上的实际应力状态。土体固结完成之后，进行提拉，通过水管以一定的流速，将水注入水桶中，通过杠杆将水重扩大5倍后施加到模型箱上，此时，可以采用不同的水流速度研究不同的加载速率下的吸力大小。在注水的同时，模型箱将被慢慢拔起，此时还需记录下上拔的位移和所需的时间。当模型箱摆脱吸力离底时，关闭水阀。此时可得极限吸附力大小等于水和水桶的总重，加载的速率为水重与时间的比值。试验过程中，采集设备和量测分别为10t拉压传感器和应变仪。采用接触式位移传感器进行提升过程中的位移采集。采用不同的流速重复试验，可以获得极限吸附力与加载速率的关系曲线。

本发明可进行科学研究和工程测量等试验，可进行加载速率与吸附力关系研究的试验和数据采集，由试验土槽、加载系统、数据量测系统等组成。加载系统为杠杆和水流，水流的流速代替加载的速率，杠杆将提拉力进行放大。可由拉压应变传感器测得极限吸附力。同时也可进行吸附力影响因素的科学研究。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。