[实用新型]结构物与底部土层吸附力试验系统

说明书

技术领域

本发明涉及海洋与海岸工程、岩土工程的交叉领域，更具体地说，涉及近海或和海洋平台施工中用于吸附力试验的装置。

背景技术

吸附力广泛存在于生活和工程领域，有时会产生重大工程问题，如沉船打捞时的打捞力远大于船体自重，且一旦摆脱了吸附力将产生重大的冲击力；移动式海洋平台的桩腿，当需要移动时也应首先克服海床的吸附作用。目前应用也较为广泛，如吸力式沉箱基础和吸力式锚基础等。但对于吸附力的研究也大部分集中于经验公式和理论推导，模型试验的研究较少。因此为了能更好的了解吸附机理，模型试验是必不可少的方法之一。

发明内容

本发明可进行不同工况下的吸附力试验研究，为近海施工设施和海洋平台施工提供技术指导。

为了达到上述目的，本发明提供一种结构物与底部土层吸附力试验系统，包括装有土层的土槽，所述土槽中埋设有钢板围成的方箱；所述方箱的上部两侧对称分设有位移传感器；所述方箱上部通过绳索在中间位置挂接于拉力传感器的下部；所述拉力传感器的上部连接包括定滑轮的施力机构；此外，所述方箱的底部钢板上开设有孔体；所述孔体下方的土层中埋设有孔压传感器。

本发明通过从现象和机理两方面研究吸附力，设计了适合于吸力产生、消散、量测的试验装置。通过设置不同的工况，可进行吸附力影响因素、消除吸附力方法等方面的研究。同时也可针对具体的工程问题，采用现场的材料，对已有的原型进行试验设计。本系统可以进行不同比尺、不同材料、和不同工况下的实验。具有设备简单，易于操作，很好的模拟真实情况等优点。为今后进一步的研究和工程实践提供有力的保证。是一种既可以作为科学研究又可解决工程问题的多功能装置。

附图说明

图1是本发明结构物与底部土层吸附力试验系统的原理结构示意图；

图2是本发明结构物与底部土层吸附力试验系统的俯视结构示意图。

具体实施方式

如图1-2所示本发明结构物与底部土层吸附力试验系统，包括装有土层1的土槽，土槽中埋设有钢板围成的方箱2；方箱2的上部两侧对称分设有位移传感器6；方箱2上部通过绳索在中间位置挂接于拉力传感器4的下部；拉力传感器4的上部连接包括定滑轮5的施力机构；此外，方箱2的底部钢板上开设有孔体；孔体下方的土层中埋设有孔压传感器3。图2中，定滑轮5固定于一个支架结构7上。

一种实施例中，试验土槽大小为2m×2m×0.7m，底部和四周密封，可进行水下试验。上部设置反力架，进行施加固结压力和提拉力。在本试验中，结构物为移动平台的桩靴，采用厚度为6mm的钢板焊接成规则的箱型，同样在内部加肋骨保证其刚度，在底部设有预留孔洞，可进行充气、充水消除吸力试验。采用的采集设备和量测设备分别为10t拉压传感器和应变仪。采用接触式位移传感器进行提升过程中的位移采集。

试验时，通过人力拉动手动葫芦转动，将拉力进行放大施加到模型盒上，通过拉力传感器记录拉力的大小。作用在模型盒上的拉力将拉动模型盒子向上运动，此时由接触式位移传感器记录两侧的上拔位移，同时也可得出模型盒的倾斜角度。

通过所得到的拉力减去模型的自重，便得到接触面的吸力值。通过吸力与位移的比较，便可得出上拔时的吸力位移的关系。通过模型盒设置的喷气孔，可以测量通过喷气减小吸力的效果。

上述钢材制作的密封土槽，优选正方形土槽，钢板焊接而成，具有密封性。本发明设有反力架加载设备，可进行竖向下压和上拔的荷载加载，可进行不同工况的重复试验。本发明可通过手动葫芦进行人为加载，加载过程中可由应变式荷载传感器读出荷载大小，并可记录下上拔位移与极限拉力值。

本发明可进行吸附力研究的模型试验装置和数据采集设备。本设备由试验土槽、加载系统、数据量测系统等组成。通过手动葫芦进行荷载施加，可由应变式荷载传感器测量出极限吸附力。同时也可进行吸附力影响因素的科学研究。通过已有的试验记录，本实验装置可以方便施加拉力，可以控制上拔的速度；两端的位移传感器不仅可以测出向上位移量，还可以计算出模型的倾斜角度；埋置在土层中的孔压计可以记录上拔过程中的孔隙水压力的变化；同时还可以进行喷气消除吸力的效果试验。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。