[发明专利]一种波浪作用下海床土体灾害形成模拟装置

说明书

本发明公开了一种波浪作用下海床土体灾害形成模拟装置，包括支架、筒体、活塞、空压机、真空泵、转换开关、第一管道、第二管道；支架一端固定在船只上，另一端固定在筒体上且能够调节筒体的高度；筒体内壁四个方向上均匀地设置有四个导轨，活塞外表面四个方向上均匀地设置有四个凹槽，活塞放置在筒体内时，四个导轨与四个凹槽相咬合；筒体顶部设有第一孔洞和第二孔洞，第一管道的一端与第一孔洞相连接，另一端与空压机相连接；第二管道的一端与第二孔洞相连接，另一端与真空泵相连接；转换开关与空压机和真空泵分别相连接，用于控制空压机或真空泵进行工作。本发明的模拟装置能够循环模拟波浪波峰和波谷正负压力对海床的影响。

技术领域

本发明涉及海洋工程地质灾害领域，具体是指一种用于模拟波浪荷载作用下海床土体灾害形成的装置。

背景技术

遇风暴潮等极端海况时，海水引起巨大波浪，海床受到波浪循环压力，波峰时海床土体受到正压力，波谷时受到负压力。在循环压力作用下，海床土体容易产生一系列灾害，包括泥沙起伏、侵蚀和液化等，这些灾害进一步诱发海底工程设施的安全性。为了研究波浪作用下海床土体发生的灾害，在海底布设传感器进行监测是一种较好的方法，而实际的强波浪有许多不可控因素，下部布设的传感器容易遭受损坏或丢失。因此，采用人工方法模拟波浪对海床的作用，是一种较好的方法，另外人工方法具有可重复性，可以变换波浪压力大小和周期，对于研究海床土体灾害的发育规律具有较强的可操作性。有鉴于此，开发一种波浪作用下海床土体灾害形成模拟装置，非常有必要性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种波浪作用下海床土体灾害形成模拟装置，循环模拟波浪波峰和波谷正负压力对海床的影响。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种波浪作用下海床土体灾害形成模拟装置，包括支架、筒体、活塞、空压机、真空泵、转换开关、第一管道、第二管道；所述支架一端固定在船只上，另一端固定在筒体上且能够调节所述筒体的高度；所述筒体内壁四个方向上均匀地设置有四个导轨，所述活塞外表面四个方向上均匀地设置有四个凹槽，所述活塞放置在所述筒体内，且所述四个导轨与所述四个凹槽相咬合；所述筒体顶部封闭且设有第一孔洞和第二孔洞，所述第一管道的一端与所述第一孔洞相连接，另一端与所述空压机相连接；所述第二管道的一端与所述第二孔洞相连接，另一端与所述真空泵相连接；所述转换开关与所述空压机和所述真空泵分别相连接，用于控制所述空压机或所述真空泵进行工作。

所述支架由钢管焊接而成。

所述筒体为圆柱形。

所述筒体底部焊接有一圈铁环，用以防止活塞冲出筒体。

所述筒体由钢材制成。

所述活塞由钢材制成。

所述转换开关为自动转换开关，其转换周期可设置。

所述第一管道和第二管道为塑料管道。

本发明一种波浪作用下海床土体灾害形成模拟装置，使用时，将所述模拟装置连接好，支架固定连接在船只上，运输到待测试地点处，筒体呈竖直状态，通过支架将筒体调节到适当高度处，使筒体大约一半位于海水之下，另一半位于空气中；在筒体正下方的海床表面和土体内埋设若干种传感器；设置转换开关的转换周期，使得连接空压机和真空泵的工作周期分别是半个波浪周期，启动转换开关，让空压机和真空泵轮流工作。当空压机工作时，空压机向筒体内施加空气压力，活塞在压力作用下迅速向下移动，活塞推动海水向下移动，对海床产生压力，模拟波峰对海床的波压力；空压机作用半个波浪周期后，转换开关启动真空泵，真空泵迅速抽除筒体内的空气，活塞迅速上移，海水压力减小，模拟波谷对海床的负压力。如此循环，模拟波浪波峰和波谷正负压力对海床的影响，利用海床设置的传感器监测波浪压力大小和海床土体灾害的形成过程。