[发明专利]一种模拟巨浪下含浅层气海床气力突涌及海床失稳的装置

说明书

本发明公开了一种模拟海床软弱土在上表面台风浪和浅埋高压气顶推联合作用下灾变全过程的装置，能够再现海床软弱土在上表面台风浪和浅埋高压气顶推联合作用下弱化、气力突涌灾变全过程。该装置主要包括包括外模型箱、土模型箱、带孔隔板、微型千斤顶、气压舱、气压伺服机、一根轴杆、力矩电机、滑动导轨、叶轮；该发明为揭示我国台风浪突发、广泛分布含高压生物气海床的三大海域(黄海、东海、南海)的海床失稳、灾变机制提供关键的物理模拟手段。

技术领域

本发明公开了一种用于海洋工程地质灾害试验模拟，能够再现海床软弱土在上表面台风浪和浅埋高压含气顶推联合作用下弱化、气力突涌灾变全过程的装置。

背景技术

我国三大海域(黄海、东海、南海)台风频发，台风浪巨大(可高达 15m)，波浪传播过程中在海床表面产生的波压力不断剪切海床，导致海床软弱土弱化；同时，软弱土海床往往下覆有高压气层，对海床有向上顶推作用，进一步剪切海床；在海床上表面台风浪及海床浅埋高压气顶推联合作用下，高压气会击穿弱化后的海床，导致海床地基失稳，海洋结构物(如油气平台、海上风机) 倒塌。

上述灾变过程在现场很难被记录，模型试验成为了再现上述灾变过程的最有效手段之一。然而目前的模型试验只能模拟造波，无法实现台风浪和高压气顶推的海床软弱土的联合作用。基于此，本发明提出一种模拟海床软弱土在上表面台风浪和浅埋高压气顶推联合作用下灾变全过程的装置。

发明内容

本发明的目的是填补现有技术的空缺，提供一种模拟海床软弱土在上表面台风浪和浅埋高压气顶推联合作用下灾变全过程的装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种模拟海床软弱土在上表面台风浪和浅埋高压气顶推联合作用下灾变全过程的装置，包括外模型箱、土模型箱、带孔隔板、微型千斤顶、气压舱、气压伺服机、一根轴杆、力矩电机、滑动导轨、叶轮；所述土模型箱的底面由高分子土工织物构成；所述气压舱和土模型箱均安装在外模型箱内，且气压舱位于土模型箱正下方；带孔隔板位于气压舱和土模型箱之间，一端与微型千斤顶相连；所述气压舱顶板开有若干与所述带孔隔板相同排布的气孔；气压舱通过管道与气压伺服机相连。所述叶轮通过两个滑动导轨安装在外模型箱的一侧，两个滑动导轨分别安装在外模型箱两个相对的侧壁上；叶轮与所述力矩电机相连。

进一步地，在叶轮对侧的外模型箱内壁上安装有消波海绵。

进一步地，所述气压舱与气压伺服机相连的管道上设置有阀门和气压表。

进一步地，所述外模型箱具有进水口和排水口，且分别设置有进水阀门及排水阀门。

进一步地，所述带孔隔板上下两面均涂覆有凡士林。

本发明的有益效果是：

1、在模型试验中实现造波、消波，所造波浪稳定，波高、波周期均可控制；

2、在造波的同时，可以模拟软弱海床中浅埋高压气的顶推作用，下覆气压稳定，大小及流速可控，能精准模拟现场实际情况；

3、技术简单，容易实现。

附图说明

图1为本发明正视图；

图2为本发明侧视图；

图3为本发明俯视图；

图4为本发明叶轮及轴杆示意图；

图5为本发明气压舱示意图；

图6为本发明带孔隔板示意图；

图7(a)和(b)分别为本发明带孔隔板初始状态和通气状态示意图；

图8为线性波示意图；