[发明专利]一种模拟可燃冰分解引发复杂地形条件下海底斜坡失稳的实验装置及其方法

权利要求书

1.一种模拟可燃冰分解引发复杂地形条件下海底斜坡失稳的实验装置，其特征在于包括支座系统、滑坡诱发系统、可燃冰分解模拟地层、温度控制系统和控制系统：

所述的支座系统包括无盖透明水箱(1)、柔性材料平面(2)、可伸缩升降杆(3)、液压传控装置(11)，所述可伸缩升降杆(3)以周期性排列方式固定在所述无盖透明水箱(1)底面上，可伸缩升降杆(3)由液压传控装置(11)控制升降；所述柔性材料平面位于可伸缩升降杆上方，其四周连接在无盖透明水箱(1)的侧壁上，内部各节点与可伸缩升降杆的顶端连接；

所述滑坡诱发系统包括柔性材料软管(4)、橡胶软管(5)、气泵(6)、截止阀门(7)，所述气泵(6)与所述柔性材料软管(4)一端通过所述橡胶软管(5)密封连接，所述橡胶软管(5)上设有所述截止阀门(7)；

所述温度控制系统包括温度计(8)、防水加热器(9)和防水制冷器(19)，所述防水加热器(9)和防水制冷器(19)内置于柔性材料软管(4)中，所述温度计(8)布置在柔性材料软管(4)表面；

所述可燃冰分解模拟地层(18)设置在柔性材料平面(2)上，所述柔性材料软管(4)、橡胶软管(5)、温度计(8)、防水加热器(9)、防水制冷器(19)均位于可燃冰分解模拟地层(18)内；

所述控制系统分别与液压传控装置(11)、防水加热器(9)、防水制冷器(19)连接。

2.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述的柔性材料平面的四周通过拉链装置与无盖透明水箱(1)的壁面可拆卸连接。

3.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述的可伸缩升降杆顶端与柔性材料平面内部各节点通过螺栓平滑连接。

4.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述控制系统包括电线、电路控制系统、计算机控制系统，所述电线将所述液压传控装置与所述计算机控制系统相连，用以控制所述可伸缩升降杆的运动，所述电线将所述防水加热器、所述防水制冷器与所述计算机控制系统相连，用以控制水箱内部温度，所述电路控制系统通过所述电线与所述计算机控制系统、所述液压传控装置、所述防水加热器、所述防水制冷器连接，用以控制整个装置的活动。

5.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述无盖透明水箱由有机玻璃制成，为长方体；无盖透明水箱的底面均匀划分为若干大小相同的网格，每个网格内布置有一个所述可伸缩升降杆。

6.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述柔性材料软管为有底圆柱体，可自由弯曲，其管壁上开有若干沿轴向分布的小孔，小孔内部装有防堵滤网。

7.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述防水加热器、所述防水制冷器可对柔性材料软管内部气体均匀加热及制冷。

8.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述气泵可向所述橡胶软管泵入恒定流量的可燃冰分解相似气体。

9.一种权利要求4所述实验装置的海底滑坡稳定性分析实验方法，其特征在于包括如下步骤：

a、将无盖透明水箱平置于水平平台上，并在水箱外围布设观测仪器；

b、开启控制系统，输入可伸缩升降杆各控制点高程，所述可伸缩升降杆根据各控制点高程通过所述液压传控装置改变杆件长度，并带动表面所述柔性材料平面变形，以模拟海底复杂地形；

c、以所述柔性材料平面为海底基面，根据预先确定所研究的可燃冰分解模拟地层，在所述柔性材料平面上铺设可燃冰分解模拟地层，将所述滑坡诱发系统和所述温度控制系统除所述气泵、所述截止阀门外均埋设于所述可燃冰分解模拟地层中相应的位置；

d、在所述计算机控制系统中输入实验控制温度，通过所述控制系统，使所述防水加热器或所述防水制冷器进入工作状态，并使得所述温度计示数达到实验控制温度并保持温度稳定；

e、打开所述气泵，向所述橡胶软管中泵入可燃冰相似气体，使所述橡胶软管内充满所述可燃冰相似气体；

f、打开截止阀门，使所述可燃冰相似气体进入所述柔性材料软管内，并可通过所述柔性材料软管上的小孔进入所述可燃冰分解模拟地层，引发滑坡；观测仪器记录滑坡过程和滑坡体稳定后的数据。