[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

说明书

本发明公开了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，实验装置包括支座系统、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：支座系统通过可伸缩升降杆改变水箱内部表层的高低起伏状态，达到模拟海底真实地形的目的，滑坡诱发系统通过小孔喷出可燃冰分解相似气体，温度控制系统用于控制可燃冰分解相似气体的温度，总体控制系统通过计算机控制自动实现可伸缩升降杆高度的改变，以此带动水箱内部表层形态变化，以模拟地形的改变，各系统协同工作可准确模拟可燃冰因环境条件变化而分解引起海底滑坡的全过程。

技术领域

本发明属于海洋工程地质技术领域，尤其涉及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。

背景技术

海底滑坡是近海三角洲常见的一种海洋地质灾害，是海底未固结的松软沉积物在重力作用下沿斜坡发生的快速滑动过程，其结构特征与力学性质具有时变性，且与陆地上的边坡问题存在一定区别，但本质上都是土体内剪切带的形成与渐进扩展。

目前与海底滑坡有关的实验研究基本局限于固定倾角坡面上发生的破坏，无法真实模拟海底复杂地形，对实际工程施工的指导意义不足。同时，现有海底滑坡装置集中在地震作用和可燃冰开采诱发的海底滑坡模拟中，对可燃冰因海洋环境变化分解从而引起的海底滑坡研究相对不足。为了能够更好模拟海底真实地形，模拟海洋环境变化诱发可燃冰分解引起海底滑坡，急需一种适用于复杂海底地形的海底滑坡实验装置，研究可燃冰分解破坏造成的海底斜坡稳定性，揭示海底滑坡发生机理，达到提升工程安全性的目的。

发明内容

本发明的目的在于克服技术的不足，提供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，适用于分析海底复杂地形中因可燃冰分解发生海底滑坡的全过程。

本申请实施例公开了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、柔性材料平面、可伸缩升降杆、液压传控装置，所述可伸缩升降杆以周期性排列方式固定在所述无盖透明水箱底面上，可伸缩升降杆由液压传控装置控制升降；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、橡胶软管、气泵、截止阀门，所述气泵与所述柔性材料软管一端通过所述橡胶软管密封连接，所述橡胶软管上设有所述截止阀门；

所述温度控制系统包括温度计、防水加热器、防水制冷器，所述防水加热器、防水制冷器内置于柔性材料软管中，所述温度计布置在柔性材料软管表面；

所述可燃冰分解模拟地层设置在柔性材料平面上，所述柔性材料软管、橡胶软管、温度计、防水加热器、防水制冷器均位于可燃冰分解模拟地层内；

所述控制系统分别与液压传控装置、防水加热器、防水制冷器连接。

优选的，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的壁面可拆卸连接。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

本发明还公开了一种所述实验装置的海底滑坡稳定性分析实验方法，其包括如下步骤：