[发明专利]模拟海底滑坡的试验装置及其试验方法

说明书

本发明涉及一种模拟海底滑坡的试验装置及其试验方法。本发明的目的是提供一种结构简单、操作方便的模拟海底滑坡的试验装置及其试验方法。本发明的技术方案是：一种模拟海底滑坡的试验装置，其特征在于：具有模型箱，模型箱上具有便于观察模型箱内部情况的玻璃面，该模型箱内设有倾斜布置的滑道，滑道下端可转动连接支撑板，支撑板固定于模型箱，所述滑道上端经滑道倾角调节机构连接模型箱，滑道上表面覆盖垫层，所述滑道上部的上方设有用于释放泥浆的泥流发生机构，对应滑道设置用于监测滑道上泥浆状态的监测机构。本发明适用于海洋工程研究领域。

技术领域

本发明涉及一种模拟海底滑坡的试验装置及其试验方法。适用于海洋工程研究领域。

背景技术

海底滑坡是将沉积物从陆架坡折带向深海盆地运移的最重要的沉积作用过程之一。海底滑坡可以在地形坡度很小的情况下，其形成的碎屑流凭借“滑水”效应，可高速滑动至数百千米远，严重危害海洋油气开发平台、油气管线和海底电缆等设施。随着国内外开发深水油田的不断增加，这种沉积作用导致的海底不稳定性越来越受到重视。因此，海底滑坡的机理及其地质风险研究也应得到加强。

目前，滑坡模型试验可以同时考虑多种复杂因素及复杂边界条件，能非常直观地反映海底滑坡长距离的运移过程，这不仅能够更好的认识海底滑坡的规律，也能有效的防治海底滑坡提供有力科学的依据。

然而目前的海底滑坡模型试验装置更多的是天然气水合物分解下的海底滑坡，主要针对海底滑坡发生的原因进行研究，但对于海底滑坡之后滑坡土体的运移机制未能较好模拟或者缺乏这方面的研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、操作方便的模拟海底滑坡的试验装置及其试验方法。

本发明所采用的技术方案是：一种模拟海底滑坡的试验装置，其特征在于：具有模型箱，模型箱上具有便于观察模型箱内部情况的玻璃面，该模型箱内设有倾斜布置的滑道，滑道下端可转动连接支撑板，支撑板固定于模型箱，所述滑道上端经滑道倾角调节机构连接模型箱，滑道上表面覆盖垫层，所述滑道上部的上方设有用于释放泥浆的泥流发生机构，对应滑道设置用于监测滑道上泥浆状态的监测机构。

所述高速摄像机分别对应所述泥流发生机构出口、所述滑道的中部和底部设置。

所述监测系统包括数据采集系统和与数据采集系统相连接的孔压传感器、用于测试记录泥浆速度的高速摄像机、用于记录泥浆沿所述滑道下滑形态的高清摄像机和用于分析泥浆流动是粒子运行状态的PIV粒子成像仪，其中孔压传感器设置于滑道上表面且沿滑动倾斜方向布置有若干。

所述垫层为砂土或黏土土层。

所述滑道倾角调节机构包括固定于所述模型箱上的电机，电机经钢丝绳连接所述滑道的上端。

所述泥流发生机构具有小型航吊机和用于存储泥浆的泥浆储存箱，小型航吊机固定于所述模型箱上部横档上，小型航吊机通过钢丝绳连接泥浆储存箱，所述泥浆储存箱上设有用于控制泥浆流出的门。

所述泥浆由高岭土、砂子、碳末及水搅拌均匀后形成。

所述模型箱侧面标有用于辅助计算泥浆在所述滑道上流动时厚度的测量网格。

所述模型箱上设有若干排水孔。

一种应用所述模拟海底滑坡的试验装置的试验方法，其特征在于步骤如下：

1、土样制备：

首先将高岭土、砂子及水按照实验事先的比例放入搅拌器中进行搅拌，为后续PIV粒子成像仪的观测，将由碳块碾碎的碳末倒入搅拌器中一起搅拌，在实验开始前一直搅拌，保证实验前泥浆的均匀。

2、布置滑道：向滑道凹槽中放置孔压传感器后填充沙土或者黏土等土层，并通过电机调节滑道至实验所需角度。