[发明专利]一种用于研究波浪下海床底部海底隧道特性的实验装置和实验方法

权利要求书

1.一种用于研究波浪下海床底部海底隧道特性的实验装置，其特征在于：包括主控系统、造波试验系统、岩土围压试验系统与水位调节试验系统，其中岩土围压试验系统底部与水位调节试验系统相连，造波试验系统底部与岩土围压试验系统相连，造波试验系统、岩土围压试验系统与水位调节试验系统均与主控系统电联接。

2.根据权利要求1所述的用于研究波浪下海床底部海底隧道特性的实验装置，其特征在于，所述造波试验系统包括对称设置的玻璃板，在相对的两玻璃板之间的左、右两侧分别设置有第一底板和第二底板，所述造波试验系统与岩土围压试验系统通过第一底板和第二底板进行隔离；在两玻璃板之间左侧的底部设置有伸缩电机弹簧，所述伸缩电机弹簧的顶端与造波底板连接，所述造波底板的顶端与造波箱连接，所述造波箱的顶端通过转轴转动连接有造波上板；所述玻璃板上端的左侧设置有第一进水口，所述玻璃板上竖向嵌设有压感计。

3.根据权利要求2所述的用于研究波浪下海床底部海底隧道特性的实验装置，其特征在于，所述造波底板呈倒L型，所述玻璃板上端的右侧设置有竖直挡板和水平挡板，所述竖直挡板和水平挡板非等间距设置在第二底板上，所述第二底板末端设置有带有齿状凸起的消波坡。

4.根据权利要求1所述的用于研究波浪下海床底部海底隧道特性的实验装置，其特征在于，所述水位调节试验系统包括设置在底部的水箱，所述水箱上设置有第二进水口，所述水箱的右侧通过虹吸管固定架竖向设置有虹吸管，所述虹吸管右端的进水口位于水箱下部，所述虹吸管左端的排水口位于水箱上部，所述虹吸管上沿高度方向均匀设置有多个出水口，所述出水口处均设置有电磁阀，且所述电磁阀均与主控系统电联接。

5.根据权利要求4所述的用于研究波浪下海床底部海底隧道特性的实验装置，其特征在于，所述岩土围压试验系统包括设置在水箱上方的试验装配块，所述试验装配块的中心处设置有试验隧洞，所述试验装配块的左、右两侧分别设置钢反力架和小型液压机，所述小型液压机的底部设置有配重块。

6.根据权利要求5所述的用于研究波浪下海床底部海底隧道特性的实验装置，其特征在于，所述试验装配块上竖向设置有水位检测计，所述试验装配块的右端沿高度方向均匀设置有多个小型液压机。

7.根据权利要求1所述的用于研究波浪下海床底部海底隧道特性的实验装置，其特征在于，所述主控系统包括控制器，所述造波试验系统、岩土围压试验系统与水位调节试验系统均与控制器电联接，所述控制器可以控制所述造波试验系统、岩土围压试验系统与水位调节试验系统的运行，并且能对设备进行自检。

8.一种研究波浪下海床底部海底隧道特性的实验方法，其特征在于，利用权利要求1-7任一所述的实验装置进行实验，具体包括以下步骤：

（1）先将试验隧洞与试验装配块放置完毕，然后通过对主控系统设定相应任务，主控系统对任务进行分析规划，对设备进行自检，确认设备准备充分；

（2）主控系统同时控制岩土围压系统与水位调节系统的启动，小型液压机开始逐渐施加压力，主控系统控制多个虹吸管出水口处的电磁阀同时开启，当达到预定围压后，小型液压机维持对应压力，当水位检测计检测水位到预定水位后，主控系统控制虹吸管出水口处的电磁阀关闭；

（3）主控系统控制打开造波试验系统的第一进水口，通过压感计感应到达预定水位后，控制关闭第一进水口，主控系统通过控制伸缩电机弹簧带动造波箱上下移动，同时造波上板绕轴旋转，通过两种不同造波方式模拟出非线性复杂波形，通过压感计检测波浪质量与情况，波浪通过竖直挡板与水平挡板时会出现紊流现象，结合带有齿状凸起的消波坡将波浪消减，使反射波浪不影响后续试验。