[发明专利]确定海床最大液化深度与黏土混配比例关系的方法和装置

权利要求书

1.确定海床最大液化深度与黏土混配比例关系的方法，其特征在于，包括步骤：

S1：获取混配土测试土样，通过计算纯黏土质量与混配土总质量的比值得到黏土混配比例；

S2：对海床土的装样，装在主体圆筒内，根据主体圆筒的高度确定海床土样的高度，装样过程中控制海床土样的均匀度和相对密度满足预定要求，并对制出的土样放置一段时间进行浸水饱和处理；

S3：对土样施加周期性波浪荷载，并记录实验过程中海床土样的孔隙水压力值；

S4：处理记录的实验数据，计算各种黏土混配比例下土体中的有效应力，确定海床最大液化深度；

S5：确定海床最大液化深度与黏土混配比例的关系，绘制关系曲线，最终得到两者的数学关系。

2.根据权利要求1所述的确定海床最大液化深度与黏土混配比例关系的方法，其特征在于，所述步骤S1中获取混配土测试土样的步骤是：

S11：将风干的纯黏土放置在搅拌机的料筒中，然后慢慢将脱气水加入到料筒中并启动搅拌机，以低转速将风干的纯黏土和脱气水均匀混合，当黏土大致达到液限状态时，即停止施加脱气水；

S12：保持搅拌机继续低速运转，将风干的细砂逐步加入到料筒中，待所有细砂全部加入到料筒中后，提高搅拌机转速并连续搅拌一定时间，使细砂和黏土均匀的混合起来；

S13：计算黏土混配比例：在混配土实验中用黏土质量分数CC(％)来表示混配比，并利用公式CC＝W_c/W_m计算黏土混配比，其中W_c表示黏土质量，W_m表示混配土的总质量。

3.根据权利要求1所述的确定海床最大液化深度与黏土混配比例关系的方法，其特征在于，所述步骤S2中，装样过程中控制海床土样的相对密度的原则为：对于一定的体积来说，按照设定的相对密度反推出在一定体积内需要施加的海床土样质量。

4.根据权利要求1所述的确定海床最大液化深度与黏土混配比例关系的方法，其特征在于，所述步骤S2中，主体圆筒分为若干段，加样过程也分为若干次；

每一次加样时首先将一层铁丝网放置在当前主体圆筒上，然后将一定质量的土样透过铁丝网加入到主体圆筒中，加样完成后移除铁丝网，然后将另一段主体圆筒叠加到当前的主体圆筒上；

重复上述加样步骤，直到整个加样过程完成。

5.根据权利要求1所述的确定海床最大液化深度与黏土混配比例关系的方法，其特征在于，所述步骤S3中，在波浪荷载控制中心设置波浪循环次数Nc、波浪周期T和波浪高度H，然后利用气压转换装置将波浪压力控制中心传来的周期性气压转变为水压并施加在主体圆筒内。

6.根据权利要求1所述的确定海床最大液化深度与黏土混配比例关系的方法，其特征在于，所述步骤S4中，计算各种黏土混配比例下土体中的有效应力的公式为：σ’_z＝σ’₀-u_e，其中σ’₀为海床的总应力，u_e为海床内的超孔隙水压力；

海床总应力σ’₀＝-(γ_s-γ_w)z，其中γ_s和γ_w分别为海床土体和水的重度，z为海床深度；

海床内的超孔隙水压力u_e＝-(P₀-p)，其中P₀、p分别为海床表面波压力和海床内孔隙水压力。

7.根据权利要求6所述的确定海床最大液化深度与黏土混配比例关系的方法，其特征在于，所述步骤S4中，确定海床最大液化深度的方法是：海床的有效应力消失，即σ’_z≤0，海床就会发生液化，沿海床深度方向计算海床的有效应力，确定最大的液化深度。

8.根据权利要求1所述的确定海床最大液化深度与黏土混配比例关系的方法，其特征在于，所述步骤S5中，进行多次实验，每次实验均得到黏土混配比和海床最大液化深度的值，根据上述值绘制二者的关系曲线，得到海床最大液化深度和黏土混配比的关系表达式：

d_max＝aCC³+bCC²+dCC+e；

其中a、b、d和e是回归分析的拟合系数。