[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

说明书

本发明属于海洋岩土工程实验技术领域，尤其涉及一种用于研究波浪下海床底部海底隧道特性的实验装置，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。该实验装置不仅可以在较小的实验装置下，模拟非线性复杂波浪下海底隧道情况，还可以考虑海床与波浪的共同作用，同时可以调节不同水位，不同土压，功能完善，有效探究多方面对海底隧道的影响。

技术领域

本发明属于海洋岩土工程实验技术领域，尤其涉及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。

背景技术

目前，随着海洋资源与交通的开发，海底隧道的建设成为新的热点。然而作为海底隧道，不但具有承载上部荷载、静态抗渗性等常规隧道的要求，还需要时时刻刻承受上部波浪动荷载的周期性冲击，导致海床的承载力变化，同时水压的变化也会使海浪对海底隧道的渗透作用变化明显。为了便于对海底隧道的特性进行研究，一般会构建海底隧道试验装置，以实现对海底隧道特性的模拟研究。

现有技术中常规的海底隧道试验装置体型大，耗能高，对波浪环境的模拟较少，特别是在非线性复杂波浪下的研究，同时较少的考虑海床与波浪共同作用。为此，针对现有海底隧道试验装置的不足，本发明提出了一种用于研究波浪下海床底部海底隧道特性的实验装置，进而详细论述了其运行方法。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于研究波浪下海床底部海底隧道特性的实验装置，能够在较小的试验设备下模拟非线性复杂波浪对海底隧道的影响，同时考虑了波浪与海床的互相作用，并可同时调节水位情况。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于研究波浪下海床底部海底隧道特性的实验装置，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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，所述左侧的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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。