[发明专利]吸力桶基础安装运行过程离心机试验模型

说明书

本发明公开了吸力桶基础安装运行过程离心机试验模型，其包括：模型箱、吸力桶基础、轴向压贯控制系统、负压控制系统和自重平衡系统；模型箱内限定有容纳空间，容纳空间内设有上部水体和下部土体，下部土体内设有第一组孔压传感器；吸力桶基础设在容纳空间内，且位于下部土体上方；吸力桶基础适于贯入下部土体和从下部土体中拔出，吸力桶基础的顶部设有第一进出口、第二进出口；轴向压贯控制系统包括加载电机、电磁铁和加载底板；负压控制系统包括真空泵、吸力控制装置、储水桶和第二组孔压传感器；第二组孔压传感器设在吸力桶基础的顶部；自重平衡系统包括配重块和定滑轮。

技术领域

本发明涉及海洋基础结构领域，具体而言，本发明涉及吸力桶基础安装运行过程离心机试验模型。

背景技术

吸力桶基础是海洋工程中常见的一种基础结构，随着深海油气平台和风电平台的不断搭建，吸力桶基础以其成本低、安装简单和可以重复利用的优点，在海洋工程广泛使用。在安装过程中，由于负压的作用会引起土体内部超静孔压和渗流场的变化，从而显著影响吸力桶的端阻力和侧摩阻力，同时安装方式的不同也会导致吸力桶基础承载性能的变化，需要针对吸力桶基础安装运行过程进行整体分析，同时重点分析吸力桶基础安装运行过程中渗流场的演化。而离心机模型试验是常用的一种研究手段，与现场试验相比，其具有成本低、效率高的优点，因此，亟需研制吸力桶基础安装运行全过程离心机试验模型结构，以进一步分析吸力桶基础安装运行过程中的规律机理。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出吸力桶基础测试离心机试验模型。

在本发明的一个方面，本发明提出了吸力桶基础安装运行过程离心机试验模型。根据本发明的实施例，该吸力桶基础安装运行过程离心机试验模型包括模型箱、吸力桶基础、轴向压贯控制系统、负压控制系统和自重平衡系统；

所述模型箱内限定有容纳空间，所述容纳空间内设有上部水体和下部土体；

所述吸力桶基础设在所述容纳空间内，且位于所述下部土体上方；所述下部土体内设有第一组孔压传感器，所述第一组孔压传感器沿水平方向和竖直方向均包括多个，且至少部分所述第一组孔压传感器位于所述吸力桶基础在所述模型箱底面的投影范围内；

所述吸力桶基础适于贯入所述下部土体和从所述下部土体中拔出，所述吸力桶基础的顶部设有第一进出口和第二进出口；

所述轴向压贯控制系统由上至下依次包括加载电机、电磁铁和加载底板，所述加载电机通过所述电磁铁和所述加载底板与所述吸力桶基础的顶部相连；

所述负压控制系统包括真空泵、吸力控制装置、储水桶和第二组孔压传感器，所述真空泵通过所述吸力控制装置和所述储水桶与所述第二进出口相连；所述第二组孔压传感器设在所述吸力桶基础的顶部；

所述自重平衡系统包括配重块和定滑轮，所述配重块通过所述定滑轮与所述加载底板相连。

该吸力桶基础安装运行过程离心机试验模型将吸力桶基础安装过程和运行过程整体进行分析，可以分析吸力桶基础全生命周期内力学特性响应，同时通过土体中的孔压传感器可以分析吸力桶基础安装和运行过程中渗流场的演化过程；此外，通过负压控制系统可以远程控制吸力桶基础负压大小、加载方式以及贯入速度。通过以上手段，进一步揭示吸力桶基础安装运行过程贯入和拉拔性能演化机理，为吸力桶基础安装设计方法提供有力的依据。

另外，根据本发明上述实施例的吸力桶基础安装运行过程离心机试验模型还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述第一进出口和所述第二进出口处均设有电磁阀。

在本发明的一些实施例中，所述加载电机的加载力为0～10kN。

在本发明的一些实施例中，所述真空泵的抽吸速率为0～4L/s。