[发明专利]一种用于模拟海底滑坡的新型室内模型试验装置

说明书

本发明公开了一种用于模拟海底滑坡的新型室内模型试验装置，该装置包括模型箱主体、假坡、漏斗、切土板、传感器支架以及龙门架抬升装置。该试验装置可通过龙门架抬升装置在0‑20度范围内实现箱体任意角度的抬升，尤其是该装置可通过可变长度的切土板来开挖不同位置的土体，模拟斜坡坡脚不同程度的冲刷现象；另外，通过龙门架起吊装置将装满泥浆的漏斗吊起，对斜坡顶部进行加载，同样可以模拟快速沉积引起的滑坡；同时也可以采用该装置，结合室内水槽试验模拟并评价海底斜坡在波浪荷载作用下的稳定性。该试验装置能够同时考虑坡角变化、坡脚冲刷以及快速沉积三者耦合作用对海底滑坡的影响。

技术领域

本发明涉及海洋工程研究领域，具体涉及一种用于模拟海底滑坡的新型室内模型试验装置。

背景技术

在二十一世纪的今天，人类文明得到了飞跃式的发展，能源——这一战略资源在每一个国家的国民经济中起到了越来越大的作用。众所周知，海洋中石油、天然气等常规能源的蕴藏量十分丰富，据不完全统计，在全世界范围内，海洋石油储量约1450亿吨，占全球石油总储量的34％，其中已探明的储量约为380亿吨；仅在大陆架区域，目前发现的含的油气盆地面积就达到1500万平方千米，已发现800多个含油气盆地，1600多个油气田，天然气地质储量达约140万亿立方米。

我国是一个拥有漫长海岸线的海洋大国，海洋资源开发与利用的意识正逐步增强。但是，由于人类对海洋大规模的开发与利用，诸如海底平台、海底管道、电缆等海底工程设施的大量建造与使用以及由外力引起的海底自身环境的剧烈变化，海床本身或者海底构筑物的恶性破坏事件也日益增长，造成大量的经济财产损失和人员伤亡，这使得人类对于海洋地质灾害的研究变得越来越迫切和实用，对于认识海洋地质灾害的重要性也越发凸显。我国是一个典型的沿海大国，东部近海地区与西北太平洋几条大型地震带距离较近，极易受到海底地震的波及而造成损失；而南部中国海域处于大陆坡与海槽区域的交汇地带，这使得这一区域的海水水深变化极大，区域内地形条件(多海槽)与水体流动(洋流)剧烈变化，地质条件复杂多变，极易发生海底地质灾害。所以，对于海底地质灾害的研究应予以高度重视。

海底滑坡是海洋地质灾害中的主要形式，随着海底滑坡的发生，大量沉积物可被搬运至很远的距离，这种搬运过程可以对海洋油气工程设施、海底电缆构成严重威胁，海底滑坡也被认为是引起海底输油管道扭曲失效或者切断的重要诱发因素；大规模的海底滑坡还经常性的伴有破坏性极强的海啸发生；海底滑坡的频繁发生，严重威胁着海洋工程结构及海洋相关人员的生命安全。因此，对海底斜坡稳定性及海底滑坡的触发机制的研究已成为当前海洋工程与海洋地质灾害领域的研究热点问题。

然而，目前的研究中大多采用理论分析以及数值技术计算，并且试验装置很少能够同时考虑坡角变化、坡脚冲刷以及快速沉积三者耦合作用对海底滑坡的影响。如申请号为CN108894182A的发明专利提供了一种应用于海底滑坡水槽试验研究的滑坡触发装置及方法，但是该专利仅考虑了坡角对斜坡稳定性的影响；申请号为CN207764186U的发明专利提供了一种模拟海底滑坡的试验装置，该装置主要研究滑坡触发以后的流滑过程，而且其触发因素也是仅考虑了坡角的影响。

针对海底斜坡的稳定性及其触发机制的研究不足，本发明提出了一套能够实现多个坡角、多工况模拟海底滑坡的试验装置。并可以模拟坡脚冲刷、快速沉积等因素对海底斜坡的影响。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，进一步探究海底滑坡的破坏机制。本发明提出了一套能够实现多个坡角、多工况模拟海底滑坡的试验装置。该装置可通过龙门架抬升装置在0-20度范围内实现箱体任意角度的抬升，尤其是该装置可通过可变长度的切土板开挖不同位置的土体，模拟由斜坡坡脚不同程度的冲刷现象；另外，通过起吊装置将漏斗吊起，对斜坡顶部进行加载，同样可以模拟快速沉积引起的滑坡；同时也可以采用该装置，结合室内水槽试验模拟并评价海底斜坡在波浪荷载作用下的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：

本发明提供一种用于模拟海底滑坡的新型室内模型试验装置，包括：