[发明专利]一种深海锰结核上扬力预测方法

权利要求书

1.一种深海锰结核上扬力预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)确定锰结核的水下有效重力G'；

(2)确定锰结核的等效粒径d；

(3)确定锰结核的埋置深度H；

(4)确定锰结核周围海床土体的粘聚力c；

(5)确定出海床土体的不排水抗剪强度c_u；

(6)确定出锰结核底部克服海床土体粘聚力而需要的上扬力T₁；

(7)确定锰结核周边克服海床土体界面剪切力而需要的上扬力T₂；

(8)确定锰结核克服底部真空吸力而需要的上扬力T₃；

(9)确定总的锰结核上扬力T。

2.根据权利要求1所述的一种深海锰结核上扬力预测方法，其特征在于，步骤(1)中，确定锰结核的水下有效重力G'的方式为：

取典型尺度的锰结核，在实验室里称取其质量，测量出其体积V，将质量除以体积，得到密度ρ，然后计算出水下有效重力G'＝(ρ-ρ_w)gV；其中，ρ_w为海水密度，取1.025g/cm³，g为重力加速度。

3.根据权利要求2所述的一种深海锰结核上扬力预测方法，其特征在于，步骤(2)中，锰结核的等效粒径d的计算公式为：

4.根据权利要求1所述的一种深海锰结核上扬力预测方法，其特征在于，步骤(3)中，确定锰结核的埋置深度H的方式为：利用水下机器人测量出锰结核在海底面以上的高度H₀，埋置深度H＝d-H₀。

5.根据权利要求1所述的一种深海锰结核上扬力预测方法，其特征在于，步骤(4)中，确定锰结核周围海床土体的粘聚力c的方式为：在海床内取典型原状土样，运回实验室进行直剪试验，测试出其粘聚力c。

6.根据权利要求1所述的一种深海锰结核上扬力预测方法，其特征在于，步骤(5)中，确定出海床土体的不排水抗剪强度c_u的方式为：在取出的典型土样内，利用微型十字板剪切仪测试出其不排水抗剪强度c_u。

7.根据权利要求1所述的一种深海锰结核上扬力预测方法，其特征在于，步骤(6)中，锰结核底部克服海床土体粘聚力而需要的上扬力T₁的计算公式为：

T₁＝cπ(dH-H²)。

8.根据权利要求1所述的一种深海锰结核上扬力预测方法，其特征在于，步骤(7)中，锰结核周边克服海床土体界面剪切力而需要的上扬力T₂的计算公式为：

9.根据权利要求1所述的一种深海锰结核上扬力预测方法，其特征在于，步骤(8)中，锰结核克服底部真空吸力而需要的上扬力T₃的计算公式为：

T₃＝αp₀π(dH-H²)

其中，α为折减系数；p₀为大气压力。

10.根据权利要求1所述的一种深海锰结核上扬力预测方法，其特征在于，步骤(9)中，总的锰结核上扬力T的计算公式为：

T＝T₁+T₂+T₃+G'。