[发明专利]一种坐底式平台离底试验装置以及试验方法

说明书

本发明公开了一种坐底式平台离底试验装置以及试验方法，试验装置包括支架部分、加载部分、探头部分和测量部分，加载部分和探头部分用于进行坐底式平台离底试验，加载部分与探头部分连接，用于模拟坐底式平台的离底驱动；探头部分用于模拟坐底式平台，探头部分包括连接件和若干角度可调的金属板，可以模拟坐底式平台在离底过程中的不同角度、姿态，从而使得整个试验过程更接近于真实的坐底式平台离底过程；测量部分用于检测试验过程中的参数。本发明可实现海底淤泥质土吸附力的现场试验分析，取代了室内模型试验，试验装置结构简单，操作简便，可进行现场取样分析，极大降低了试验的工作量，现场试验所用的土样为现场获得，使试验数据更加可靠。

技术领域

本申请属于海洋工程地质测试技术领域，具体涉及一种坐底式平台离底试验装置以及试验方法。

背景技术

海洋移动式平台包括自升式插桩平台和坐底式平台。自升式插桩平台就位时将桩腿插入泥面以下几米至十几米深，属于完全浸没；坐底式平台就位时直接坐在海床上，通常情况下入泥深度不超过1m，属于部分浸没。在平台离底时，自升式插桩平台需进行拔桩作业，坐底式平台进行离底起浮作业。两种移动式平台的基础形式不同，自升式插桩平台为圆管式桩腿或桁架式桩腿，入泥深，为深基础，坐底式平台为矩形平底，入泥浅，为浅基础。由于两种基础的形式不同，在进行离底力分析的时候，自升式插桩平台需要考虑几米至十几米深度范围内的土质条件，针对圆管式桩腿要考虑侧阻力和端阻力，对于桁架式桩腿需要考虑端部阻力和土体回流到桩靴上面造成的土压力；针对坐底式平台基础，需要考虑海底吸附力。因此针对自升式插桩平台和坐底式平台的离底力分析不尽相同。

目前，在坐底式平台离底力分析中，其吸附力主要通过理论分析、数值模拟和室内模型试验分析确定。理论分析模型主要有斯开普敦模型、太沙基模型、长崎作治模型；数值模拟方法通过通用有限元软件建立土体与结构模型，进行数值分析；室内模型试验可根据实际工程需要选择重点关注的影响因素开展试验，通常采用室内试验获取岩土工程参数，结合经验公式对离底力进行评估。

现有技术坐底式平台离底力分析方法存在以下缺陷：

(1)理论分析方式多从模型试验取得分析评价经验，使用的理论分析依赖于经验公式；

(2)数值模拟方式依赖于经验参数的选取，是间接的评价方法；

(3)室内模型试验方式需专用的试验场地和器材，试验费时费力，且试验误差较大。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种坐底式平台离底试验装置以及试验方法，实现坐底式平台离底过程海底淤泥质土吸附力的现场试验分析。

实现本发明目的所采用的技术方案为，一种坐底式平台离底试验装置，包括支架部分，以及安装于所述支架部分上的加载部分、探头部分和测量部分，其中：

所述支架部分，用于与海底表层取样装置连接，以将所述坐底式平台离底试验装置设置于所述海底表层取样装置上；

所述加载部分，用于与所述探头部分连接，以沿竖直方向驱动所述探头部分插入/拔离所述海底表层取样装置内的海底表层土质样本；

所述探头部分，包括连接件和1个以上金属板，所述金属板通过所述连接件与所述加载部分连接、且所述金属板角度可调，所述金属板的表面粗糙度与模拟的所述坐底式平台的坐底表面粗糙度一致；

所述测量部分，包括数据处理器和1个以上传感器，所述数据处理器分别连接1个以上所述传感器。

可选的，所述探头部分包括连接件和2个以上尺寸不同的所述金属板；2个以上所述金属板中，至少一个所述金属板以水平姿态与所述连接件连接、且所述金属板角度可调；至少一个所述金属板以竖直姿态与所述连接件连接、且所述金属板角度可调。