[发明专利]一种波浪触发陆坡疏松沉积物变形模拟装置

说明书

本发明公开了一种波浪触发陆坡疏松沉积物变形模拟装置，该装置包括水槽，所述水槽的一侧设置有造坡机构，所述水槽的另一侧设置有造波机构；所述造坡机构包括升降架和安装在升降架上的造坡板；所述造坡板的上表面由下至上依次铺设有第一细粒玻璃微珠层、粗粒玻璃微珠层、第二细粒玻璃微珠层；所述造波机构包括设置在水槽内的造波板和设置在水槽外的电机，所述电机的旋转轴贯穿水槽侧壁与造波板固定连接。本发明的波浪触发陆坡疏松沉积物变形模拟装置可以模拟不同坡脚的陆坡环境，在不同波长和周期的波浪作用下，观察疏松沉积物的流化变形。

技术领域

本发明涉及波浪模拟的技术领域，具体涉及一种波浪触发陆坡疏松沉积物变形模拟装置。

背景技术

疏松沉积物变形作用形成一类新的岩性油气藏类型-砂岩侵入复合体，砂岩侵入复合体已成为目前国际沉积学研究的一个热点，其触发机理复杂，目前研究较为薄弱。波浪是其中一种重要的外界触发机制，尤其是对于深海陆坡环境。波浪是海洋环境中主要的水动力因素之一，波浪在由外海向近岸或岸边的传播过程中，会发生波浪浅化、折射、反射、绕射、海底摩擦能量的耗散以及破碎等一系列复杂的现象，所以目前研究较多的集中在海岸防护工程方面。随着科学技术的发展，对波浪的描述由规则波(单一波)、单向不规则波(二维随机波)向多向不规则波(三维随机波)发展。为了更真实地描述海浪运动及其与建筑物的相互作用，通常采用的方法包括数值方法和物理方法模拟。

对于波浪的物理模拟，1970年，英国水利试验站首先把10台不规则造波机并列在18×18×1.5m(水深)的水池内一段圆心角为100°的圆弧上，各台造波机按要求的波能方向分布造波，在圆心区内产生多向不规则波，用于试验研究北海的储油装置。该方法的有效模型区较小(约3×3m)，局限性较大，难以得到推广。

1950年法国Sogreah试验所研制出分段式造波机，把多段造波机并列成一直线，利用各造波板之间的运动相位差制造斜向规则波。造波时各造波板单元在平面上成蛇形运动，故又叫做蛇形造波机。1977年，英国爱丁堡大学把它发展用于制造三维随机波，造波机由89块宽0.3m的造波单元组成，水池尺度为30×20×0.8m(水深)。其后还提出一些其它的造波方法，例如Naeser(1979)建议采用波浪绕射原理造多向波，但因其较复杂而很少实际应用，目前各国都采用蛇形造波机制造三维随机波。

1989年，国内大连理工大学的“海岸与近海工程国家重点实验室”建立了浪、潮、流综合水池，池长55m、宽34m、深2.3m、最大水深0.7m，池中部有一15×15×1m的深坑，最大水深可达l.7m。从美国AOC公司引进的可移式多向不规则造波机由每段宽0.8m的30段造波板组成，可安放在池内的任何位置，可用于研究海洋动力因素与海岸、海床和结构物的相互作用等。但是，由于其单块板的宽度较大，影响造波机产生多向不规则波的质量和有效的试验范围。为了进一步提高实验室多向不规则波浪模拟的水平，更好地为工程实践服务。2003年，大连理工大学的“海岸与近海工程国家重点实验室”自行研制的蛇形多向不规则波造波机系统，造波机宽28m，由70块高0.9m、宽0.4m的造波板组成，安装在其多功能综合水池中，水池长55m、宽34m，造波机安装在其中的一侧，其他三侧为消能器。

2017年，中国海洋大学环境科学与工程学院在水槽中用不同波高和周期的波浪分别对不同级配的沙滩进行作用，探究滩面在波浪外动力作用下的变化规律。他们的实验水槽总长14m、宽0.5m、高0.7m，水槽两端有消浪设施，一端配有推板式造波系统。试验水槽中沿波浪传播方向设置了3个波高仪，记录波高变化。在模拟沙滩的试验段，用高60cm的薄钢板将水槽均匀的分割成两面。但是，这个装置的目的只是探究滩面的变化，无法模拟有一定坡角的陆坡环境，以及观察沉积物内部的变化，而且实验费用昂贵。综上所述，现有公开技术中并未有关于探索波浪对陆坡疏松沉积物变形的触发作用的模拟。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术的不足，提供一种波浪触发陆坡疏松沉积物变形模拟装置，该装置可以模拟不同坡脚的陆坡环境，在不同波长和周期的波浪作用下，观察疏松沉积物的流化变形。