[发明专利]新型深海系泊基础的安装与复杂加载模型试验平台

说明书

技术领域

本发明属于深水系泊新型室内模型试验设备技术领域。

背景技术

近年来，随着海洋资源的开发与利用逐渐向深海转移，适用于深水张紧式系泊系统的新型海洋基础的研究越来越引起人们的重视。其中，在深海复杂荷载环境下的新型系泊基础的承载力特性是当前国内外研究的重点与未来的发展方向。相关的理论研究与数值模型的建立需要大量可靠而详尽的实验数据来加以验证和优化。相对于现场原位试验而言，模型试验方法具有费用低廉，易于操作、外界干扰因素少等优点，在科学研究中具有不可替代的作用。目前，国内外进行了很多关于新型系泊基础的安装与加载的模型试验研究，但是相对成熟的试验仪器很少，而且大都集中于新型深水系泊基础的静承载力试验方面，如The University of Texas at Austin研制成功的模型试验平台，主要用于一类新型系泊基础-吸力锚的贯入、拔出以及倾斜方向的静力加载模型试验，并即时采集所施加荷载、位移和土体中孔压变化等试验数据，详见<EI-Sherbiny，R.M.，2005.Performance of suction anchor anchors in normally consolidated Clay.Ph.D.Dissertation.The University of Texas at Austin.>。选用不同的试验仪器对试验数据的影响非常大，因此在研究复杂深海环境下的新型系泊基础的承载力特性时，需要一套可以方便地用于新型系泊基础的安装与回收，而且能实现可调控的静、动力荷载施加的模型试验平台，这对于推动海洋工程中深水系泊技术的发展是非常有意义的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为各类深水系泊基础的试验研究提供一套新型深海系泊基础的安装与复杂加载模型试验平台，以提高进行各类深水系泊基础试验的效率，减小由于不同试验仪器的选用对实验数据造成的影响，更重要的是为进行深水系泊基础在复杂静、动力荷载作用下的承载力理论研究提供可靠的模型试验技术。

为此，本发明采用以下技术方案：包括锚和设置模拟海床的试验槽，所述试验平台还设有：

1)、设置在试验槽上方的加载固定架；

2)、可拆卸地安装在加载固定架上的垂直动力装置，所述动力装置能够拉或压所述锚；

3)、可拆卸式连在所述垂直动力装置和锚之间的连接机构；

4)、锚所受垂直动力装置拉力的力传感器；

5)、测量锚垂直位移的第一位移传感器；

6)、可拆式安装在所述锚的顶部的倾角计；

7)、安装在所述试验槽侧方的张力调整器；

8)、可拆卸地连接在锚的侧面和所述张力调整器之间的拉索；

9)、所述拉索的导向滑轮组；

10)、拉索对锚的拉力角度调节机构；

11)、测量拉索张力的力传感器；

12)、测量拉索位移距离的第二位移传感器；

13)、拉索的循环荷载调节器；

14)、与所述锚的顶部可拆卸连接的第三位移传感器和第四位移传感器。

本发明首先使用竖向布置的油缸或微型真空泵实现平板锚和吸力锚等新型系泊基础的安装；安装完毕之后，通过竖向油缸和侧向布置的加载系统对基础模型施加不同方向、大小和频率的静、动力荷载；最后，在加载实验完成后，通过竖向油缸和微型真空泵对基础模型进行回收。本发明与国内外现有的相关试验技术相比，可以适用于更多样的深水系泊基础形式，而且可以稳定地施加更大的荷载，便于改变荷载的施加方向以及实现可调控的静、动力荷载施加方式。

由于采用本发明的技术方案，本发明具备以下功能：快速布置的海床环境，模拟新型深水系泊基础的安装与回收系统，可调控的静、动力荷载施加系统，对新型系泊基础模型的运动学及动力学等参数进行即时量测的量测系统。本发明能够实现深海复杂静、动力荷载环境下新型系泊基础承载力特性的模型试验研究，并提高了进行模型试验的效率与结果的稳定性，对于开展新型深水系泊基础的研究有巨大的促进与推动作用。

附图说明

图1是本发明锚的安装与回收示意图。

图2是本发明的复杂荷载施加过程示意图。

图3是吸力锚负压贯入的操作示意图。

图4是本发明静、动力加载系统的结构示意图。

具体实施方式

参照附图。本发明包括锚4和设置模拟海床的试验槽12，所述模拟海床包括砾石排水层1、海床粘土2，附图标号3为水。所述锚可采用吸力锚模型，或者平板锚模型。所述试验平台还设有：

1)、设置在试验槽上方的加载固定架11。