[发明专利]测量吸力基础沉贯土塞和水塞高度的试验装置及测量方法

说明书

本发明涉及一种测量吸力基础沉贯土塞和水塞高度的试验装置及测量方法，包括磁致伸缩传感器、数据采集设备，实心感应磁环、中空金属漂浮磁环，实心感应磁环下部设置有轻质金属烧结透水网，磁致伸缩传感器的端头固定在吸力基础模型顶板中心，吸力基础模型顶板上设置有连通其内部的抽水抽气孔，滑杆上端与端头连接固定；抽空气条件下测量水塞和土塞高度时，滑杆上由上至下依次套设有空金属漂浮磁环、实心感应磁环、轻质金属烧结透水网；抽水条件下测量土塞高度时，滑杆上由上至下依次套设有实心磁环、轻质金属烧结透水网,本装置能实时测量吸力基础在砂土、黏性土和层状土中沉贯过程中土塞和水塞高度变化。

技术领域

本发明涉及一种测量吸力基础沉贯土塞和水塞高度的试验装置及测量方法。

背景技术

吸力基础广泛用于锚固海洋平台和海上风力发电等海洋工程结构物。工程实践及研究表明，吸力基础可以顺利沉贯安装到黏性土、砂土以及黏性土和砂土组成的层状土地基中。吸力基础沉贯安装到预定位置是其正常使用和承载力达到设计要求的前提。然而当吸力基础在抽水条件下吸力沉贯时，吸力基础内部将产生土塞；当吸力基础在抽空气条件下吸力沉贯时，吸力基础内部将产生水塞和土塞，且水塞和土塞高度随沉贯深度增加逐渐升高。当土塞高度大于容许值时，吸力基础将无法沉贯至设计预定位置，从而影响基础承载力及上部结构稳定性。因此需要研究吸力基础在沉贯过程中土塞演化规律。由于吸力基础均为钢制或混凝土制作，基础内部水塞和土塞变化无法直接观察，其高度也无法测量。

发明内容

本发明提出一种测量吸力基础沉贯土塞和水塞高度的试验装置及测量方法。

本发明解决技术问题所采用的方案是，一种测量吸力基础沉贯土塞和水塞高度的试验装置，包括磁致伸缩传感器、数据采集设备，还包括一个用于测量土塞高度的实心感应磁环、一个用于测量水塞高度的中空金属漂浮磁环，所述实心感应磁环下部设置有轻质金属烧结透水网，所述磁致伸缩传感器的端头固定在吸力基础模型顶板中心，吸力基础模型顶板上设置有连通其内部的抽水抽气孔，所述磁致伸缩传感器的滑杆竖置在吸力基础模型内部中心，滑杆上端与端头连接固定；

抽空气条件下测量水塞和土塞高度时，滑杆上由上至下依次套设有空金属漂浮磁环、实心感应磁环、轻质金属烧结透水网；

抽水条件下测量土塞高度时，滑杆上由上至下依次套设有实心磁环、轻质金属烧结透水网。

进一步的，所述滑杆下端为便于刺入土体的锥形尖头状。

进一步的，所述端头外侧设置螺纹套丝，吸力基础模型顶板中心上设置有与螺纹套丝相配合的贯通螺纹，端头经螺纹套丝与吸力基础模型的顶板相连接。

进一步的，所述中空金属漂浮磁环下部设置有凹槽，凹槽的形状和尺寸大于实心感应磁环尺寸，能将实心感应磁环套住。

进一步的，所述轻质金属烧结透水网为200目的圆形金属烧结透水网，轻质金属烧结透水网直径不大于吸力基础模型的内径。

一种测量吸力基础在抽空气沉贯试验条件下内部土塞和水塞高度随沉贯深度变化的实验方法，包括以下步骤：

（1）将端头与滑杆连接；

（2）将端头螺旋拧紧固定在吸力基础模型的顶板中心；

（3）将中空金属漂浮磁环、实心感应磁环、轻质金属烧结透水网依次套在滑杆上，其中空金属漂浮磁环位于最上面，实心感应磁环位于中间，轻质金属烧结透水网位于最下面；

（4）将吸力基础模型沉放在试验土体地基中，吸力基础模型和滑杆在自重作用下贯入土体一定深度，完成自重沉贯；

（5）将磁致伸缩传感器连接数据采集设备，读取此时中空金属漂浮磁和实心感应磁环的位置，并将其定义为初始位置；

（6）将吸力基础模型的顶板上的抽水抽气孔连接真空泵，并检查接口气密性；