[实用新型]一种基于臂式土工离心机的海底滑坡冲击管线模拟装置

说明书

本实用新型公开了一种基于臂式土工离心机的海底滑坡冲击管线模拟装置，包括臂式土工离心机、设在臂式土工离心机模型箱中的模拟水环境、固定在模拟水环境中的模拟管线和可相对模拟管线运动的模拟滑坡土样的承载器，承载器与助推器相连，所述承载器可在助推器推动下向模拟管线运动，并用承载器上的模拟滑坡土样冲击模拟管线。本实用新型还可包括用于形成模拟水环境的模拟水环境装置和用以数据采集的数据监测装置。本实用新型可实现对真实重力水平下的海底滑坡冲击管线工程问题模拟，更符合实际工况，可综合实现滑坡体动力冲击管线过程的监测与分析，包括图像、流速场、管线受力的监测功能，装置简单，易于推广。

技术领域

本实用新型涉及一种基于臂式土工离心机的海底滑坡冲击管线模拟装置。

背景技术

海底滑坡指海底岩土体受海洋环境动力和内动力地质作用等多种因素综合影响下，发生失稳破坏，并在自身重力与初始动力作用下发生长距离滑移运动的地质现象，是一种发生频繁、影响区域广泛、预测困难的海洋土体灾害。海底滑坡一旦发生，失稳后的滑移体可以高速运移至数十千米甚至上百千米远，可能对其影响区域内的海洋油气生产平台、海底管道、海底电缆等海洋工程设施造成破坏性作用，特别是具有长细结构的海底管线，更易遭受海底滑坡灾害的威胁，例如：1977年3月，美国Texaco公司的一条海底输油管道因海底滑坡冲击而发生破坏，导致大量原油泄漏；1986年，花莲地震致使台湾省东部龟山岛附近发生海底滑坡，切断了琉球群岛与关岛间的海底电缆，造成大面积停电。因此，探究海底滑坡对管线的冲击作用对于滑坡灾害评价与工程设施设计而言具有十分重要的参考价值。

然而，当前有关海底滑坡的研究主要依托于室内水槽模型试验，无法真实地模拟滑坡灾害发生时的重力场水平及海底管线的实际尺寸，导致海底滑坡对管线的冲击作用研究受到制约。目前有关海底滑坡运动模拟及其动力冲击管线过程的试验装置及方法十分有限，特别是基于臂式土工离心机的试验装置及方法，基本处于空白，不利于海底滑坡灾害的评价及海底滑坡易发区内管线工程设施设计的发展。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可供模拟海底滑坡冲击海底管线的装置，尤其是对真实重力水平下的海底滑坡冲击管线工程问题进行模拟的装置。

为了实现以上目的，本实用新型提供的一种基于臂式土工离心机的海底滑坡冲击管线模拟装置，包括臂式土工离心机、设在臂式土工离心机模型箱中的模拟水环境、固定在模拟水环境中的模拟管线和可相对模拟管线运动的模拟滑坡土样的承载器，承载器与助推器相连，所述承载器可在助推器推动下向模拟管线运动，并用承载器上的模拟滑坡土样冲击模拟管线。

进一步的，所述承载器为承载箱，承载箱包括挡土板，挡土板连接用以自动开启挡土板的开门器。

进一步的，所述开门器包括定滑轮和连接绳，所述定滑轮固定在承载箱上，连接绳第一端绕定滑轮与挡土板下端连接，连接绳第二端与模拟水环境的箱体固定。

进一步的，所述模拟水环境由包括模型箱、设在模型箱内的U形槽、进水口组成的水环境模拟装置注水形成。

进一步的，还包括数据监测装置，数据监测装置包括安装在模拟水环境中的摄像机和/或安装在模拟管线上的压力传感器。

进一步的，所述数据监测装置还包括设在模拟水环境冲击试验区中的标记点或网格线。

进一步的，还包括臂式土工离心机，所述模型箱安装在臂式土工离心机中，所述模型箱具有上面板，所述进水口设在上面板上，所述进水口可启闭。另一种方案，包括臂式土工离心机，所述模型箱安装在臂式土工离心机中，所述臂式土工离心机中固定有进水管，进水管第一端与模型箱的进水口相连，进水管第二端固定在臂式土工离心机的圆心上，注水口插接在进水管第二端上，所述注水口与进水管第二端间隙配合。