[发明专利]自升式钻井平台插拔桩作业模拟试验系统及方法

权利要求书

1.自升式钻井平台插拔桩作业模拟试验系统，包括容器，其特征在于，还包括能够进入所述容器内的承载板（1）、位于所述承载板（1）上的若干压载箱（2）、水平仪（14）；还包括活动穿过所述承载板（1）的三个桩腿组件，三个桩腿组件呈等腰三角形分布；所述桩腿组件上设置有呈纵向分布的齿条（3），每个桩腿组件均配备有与所述齿条（3）相啮合的齿轮组件（4）、用于驱动所述齿轮组件（4）的电机（5），所述电机（5）安装在承载板（1）上；

所述压载箱（2）活动放置在承载板（1）上，所述承载板（1）外侧边缘设置挡板（6），所述挡板（6）上设置刻度尺（7）；所述承载板（1）上开设三个通孔（8），三个通孔（8）分别用于三个桩腿组件穿过；还包括与所述通孔（8）连通的安装槽（9），所述安装槽（9）用于安装电机（5）和齿轮组件（4）；

所述桩腿组件包括上、下分布的升降段（10）、支撑段（11）；所述齿条（3）位于升降段（10）上，所述支撑段（11）底端设置桩靴（12）；

所述升降段（10）包括顶部敞口的筒体（101）、所述筒体（101）内部设置潜水泵（102），所述桩靴（12）上开设若干喷孔（13），所述潜水泵（102）的出水端与所述喷孔（13）连通；

所述支撑段（11）包括若干桩柱（111）、连接在各桩柱（111）之间的桁架（112）；所述桩靴（12）连接在各桩柱（111）的底部；

所述容器内设置造浪泵或循环水泵。

2.根据权利要求1所述的自升式钻井平台插拔桩作业模拟试验系统，其特征在于，所述桩柱（111）内部设置与所述喷孔（13）相连的纵向流道（113），所述潜水泵（102）的出水端通过连接管（114）与各纵向流道（113）连通，所述连接管（114）穿过筒体（101）底部、且连接管（114）与筒体（101）之间设置密封圈（115）。

3.根据权利要求2所述的自升式钻井平台插拔桩作业模拟试验系统，其特征在于，所述桩靴（12）内部设置与各纵向流道（113）连通的腔体（121），所述喷孔（13）开设在腔体（121）侧壁，所述腔体（121）内部动密封配合隔板（122），所述隔板（122）底部与腔体（121）底部之间连接弹性件（123）。

4.根据权利要求3所述的自升式钻井平台插拔桩作业模拟试验系统，其特征在于，所述喷孔（13）内设置单向阀（15），所述单向阀（15）从所述腔体（121）至桩靴（12）外部导通。

5.根据权利要求1~4中任一所述的自升式钻井平台插拔桩作业模拟试验系统的试验方法，其特征在于，包括插桩试验和拔桩试验；

所述插桩试验包括：

在所述容器内置入泥土并压实，向容器内注水；

将承载板（1）放在容器上方，使承载板（1）位于液面之上、三个桩腿组件与泥面接触；

根据设定的压载舱位置摆放各压载箱（2）；

按照设定的加载方式向各压载箱（2）内分组注水；其中，每组注水结束后静置5~10min，观察水平仪（14），若承载板（1）发生倾斜，则调整各压载箱（2）内的水量，将承载板（1）调平；

按照设定的加载方式完成注水后，各压载箱（2）卸载，得到插桩试验数据；

所述拔桩试验包括：

使承载板（1）降于底面没入液面之下；

冲桩；

通过各电机（5）逐一拔桩，直至三个桩腿组件均脱离泥面，得到拔桩试验数据。

6.根据权利要求5所述的试验方法，其特征在于，所述桩腿组件包括上、下分布的升降段（10）、支撑段（11）；

所述冲桩包括如下步骤：

向升降段（10）内的筒体（101）中注水，保证筒体（101）内的液面始终没过其中的潜水泵（102）；

启动潜水泵（102），将水泵入至桩柱（111）内的纵向流道（113）、并进入桩靴（12）内部的腔体（121）内；

在液柱压力和泵压作用下，腔体（121）内的隔板（122）压缩弹性件（123）向下运动，解除对桩靴（12）上的喷孔（13）的遮挡；

通过喷孔（13）向桩靴（12）的侧面和底面喷水。