[发明专利]模拟天然气水合物分解诱发海底边坡失稳的试验装置

权利要求书

1.一种模拟天然气水合物分解诱发海底边坡失稳的试验装置，其特征在于：包括模型箱(1)、玻璃密封箱(13)、温度控制系统、压力控制系统、体积损失模拟系统、通气系统和数据采集组件；

所述模型箱(1)前侧为开口玻璃窗，用于观测模型箱(1)内部；所述玻璃密封箱(13)、温度控制系统、压力控制系统、体积损失模拟系统、通气系统和数据采集组件均设于模型箱(1)内部；

所述玻璃密封箱(13)为顶部开口的桶状，玻璃密封箱(13)内设有可开启的上盖(25)，所述上盖(25)与玻璃密封箱(13)形成密闭腔室用于形成封闭的试验空间；

所述密闭腔室内有模拟土坡(16)和水，所述模拟土坡(16)设置在密闭腔室底部用于模拟海底边坡；

所述温度控制系统用于控制密闭腔室内的温度，

所述压力控制系统用于在密闭腔室内形成的不同压力，

所述体积损失模拟系统用于模拟开采中在底层留下的空隙，

所述通气系统用于模拟天然气水合物分解产生的气体，

所述数据采集组件用于采集试验数据；

所述压力控制系统包括压力单元组、上盖(25)、水压计(9)以及压力控制电路；

压力单元组与上盖(25)、玻璃密封箱配合形成活塞缸结构，其中，上盖(25)滑动连接在玻璃密封箱(13)内用于调节密闭腔室内的压力大小；压力单元组与上盖(25)固定用于带动上盖(25)上下滑动；所述的压力单元组由多个压力单元(6)组成，所述压力单元(6)均匀布置在上盖(25)上侧用于使上盖(25)受力均匀；所述水压计(9)置于水中用于检测水压，所述压力控制电路与水压计(9)连接用于接收处理水压计(9)的数据，并通过压力单元组的可控开关控制压力单元组的工作状态以改变水压；

所述温度控制系统包括加热器(7)、温度计(8)以及温度控制电路(18)；

所述加热器(7)设在密封腔室内用于为水和模拟土坡(16)加热，所述温度计(8)设在密封腔室内用于测量水和模拟土坡(16)的温度；

所述温度控制电路(18)与温度可控开关连接用于控制加热器(7)的工作和停止以调节水和模拟土坡(16)的温度；

所述通气系统包括气箱(4)和气导管(20)，

所述气箱(4)置于模型箱(1)内用于提供不同释放量和速度的气体，气导管(20)的输入端与气箱(4)连通，气导管(20)的输出端布置在模拟土坡(16)的底部用于将气箱(4)的气体从模拟土坡(16)底部输出；

所述体积损失模拟系统包括支架(21)、支撑板(26)、升降台(22)和升降控制系统；

所述的支撑板包括活动板(261)和固定板(262)，均斜设在模拟土坡(16)底部用于支撑模拟土坡(16)；

所述支架(21)固定在固定板(262)下方用于支撑固定板(262)；

在活动板下方有滑动腔室(27)，升降台(22)置于该滑动腔室(27)内，所述升降台(22)设置在活动板下方的滑动腔室(27)，升降台(22)的顶部与活动板(261)固定用于带动活动板(261)在滑动腔室(27)内升降，通过升降控制系统控制升降台(22)升降从而模拟出开采后或开采过程中在地层中留下的空隙。

2.根据权利要求1所述模拟天然气水合物分解诱发海底边坡失稳的试验装置，其特征在于：所述数据采集组件包括刻度尺(11)、孔隙水压力计(14)和土压力计(12)，刻度尺(11)固定于玻璃窗上用于直接读取刻度尺(11)测量的边坡位移，孔隙水压力计(14)和土压力计(12)置于土坡内部用于量测孔隙水压力和土压力。

3.根据权利要求1所述模拟天然气水合物分解诱发海底边坡失稳的试验装置，其特征在于：还包括拍摄组件，所述拍摄组件包括LED照明灯(23)和摄像机(24)，所述LED照明灯(23)用于照射模拟土坡(16)，所述摄像机(24)用于拍摄模拟土坡(16)的变化情况。