一种坐底式平台离底试验装置以及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种坐底式平台离底试验装置以及试验方法，试验装置包括支架部分、加载部分、探头部分和测量部分，加载部分和探头部分用于进行坐底式平台离底试验，加载部分与探头部分连接，用于模拟坐底式平台的离底驱动；探头部分用于模拟坐底式平台，探头部分包括连接件和若干角度可调的金属板，可以模拟坐底式平台在离底过程中的不同角度、姿态，从而使得整个试验过程更接近于真实的坐底式平台离底过程；测量部分用于检测试验过程中的参数。本发明专利技术可实现海底淤泥质土吸附力的现场试验分析，取代了室内模型试验，试验装置结构简单，操作简便，可进行现场取样分析，极大降低了试验的工作量，现场试验所用的土样为现场获得，使试验数据更加可靠。试验数据更加可靠。试验数据更加可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种坐底式平台离底试验装置以及试验方法


[0001]本申请属于海洋工程地质测试
，具体涉及一种坐底式平台离底试验装置以及试验方法。

技术介绍

[0002]海洋移动式平台包括自升式插桩平台和坐底式平台。自升式插桩平台就位时将桩腿插入泥面以下几米至十几米深，属于完全浸没；坐底式平台就位时直接坐在海床上，通常情况下入泥深度不超过1m，属于部分浸没。在平台离底时，自升式插桩平台需进行拔桩作业，坐底式平台进行离底起浮作业。两种移动式平台的基础形式不同，自升式插桩平台为圆管式桩腿或桁架式桩腿，入泥深，为深基础，坐底式平台为矩形平底，入泥浅，为浅基础。由于两种基础的形式不同，在进行离底力分析的时候，自升式插桩平台需要考虑几米至十几米深度范围内的土质条件，针对圆管式桩腿要考虑侧阻力和端阻力，对于桁架式桩腿需要考虑端部阻力和土体回流到桩靴上面造成的土压力；针对坐底式平台基础，需要考虑海底吸附力。因此针对自升式插桩平台和坐底式平台的离底力分析不尽相同。
[0003]目前，在坐底式平台离底力分析中，其吸附力主要通过理论分析、数值模拟和室内模型试验分析确定。理论分析模型主要有斯开普敦模型、太沙基模型、长崎作治模型；数值模拟方法通过通用有限元软件建立土体与结构模型，进行数值分析；室内模型试验可根据实际工程需要选择重点关注的影响因素开展试验，通常采用室内试验获取岩土工程参数，结合经验公式对离底力进行评估。
[0004]现有技术坐底式平台离底力分析方法存在以下缺陷：
[0005](1)理论分析方式多从模型试验取得分析评价经验，使用的理论分析依赖于经验公式；
[0006](2)数值模拟方式依赖于经验参数的选取，是间接的评价方法；
[0007](3)室内模型试验方式需专用的试验场地和器材，试验费时费力，且试验误差较大。

技术实现思路

[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种坐底式平台离底试验装置以及试验方法，实现坐底式平台离底过程海底淤泥质土吸附力的现场试验分析。
[0009]实现本专利技术目的所采用的技术方案为，一种坐底式平台离底试验装置，包括支架部分，以及安装于所述支架部分上的加载部分、探头部分和测量部分，其中：
[0010]所述支架部分，用于与海底表层取样装置连接，以将所述坐底式平台离底试验装置设置于所述海底表层取样装置上；
[0011]所述加载部分，用于与所述探头部分连接，以沿竖直方向驱动所述探头部分插入/拔离所述海底表层取样装置内的海底表层土质样本；
[0012]所述探头部分，包括连接件和1个以上金属板，所述金属板通过所述连接件与所述
加载部分连接、且所述金属板角度可调，所述金属板的表面粗糙度与模拟的所述坐底式平台的坐底表面粗糙度一致；
[0013]所述测量部分，包括数据处理器和1个以上传感器，所述数据处理器分别连接1个以上所述传感器。
[0014]可选的，所述探头部分包括连接件和2个以上尺寸不同的所述金属板；2个以上所述金属板中，至少一个所述金属板以水平姿态与所述连接件连接、且所述金属板角度可调；至少一个所述金属板以竖直姿态与所述连接件连接、且所述金属板角度可调。
[0015]可选的，所述金属板上设置有连接头，所述连接头可与所述连接件以设定的角度固定连接；或者所述金属板与所述连接件固定连接，所述连接件可与所述加载部分以设定的角度固定连接。
[0016]可选的，所述加载部分包括调速电机和滚珠丝杠副，所述调速电机的输出轴与所述滚珠丝杠副的丝杠连接，所述滚珠丝杠副的螺母与所述连接件连接。
[0017]可选的，所述连接件与所述滚珠丝杠副的螺母螺纹连接；或者所述连接件与所述滚珠丝杠副的螺母通过卡扣式快接接头连接。
[0018]可选的，所述传感器安装于所述连接件上，所述传感器包括力传感器、位移传感器、速度传感器、孔隙水压力传感器中的至少一个。
[0019]可选的，所述支架部分置于所述海底表层取样装置开口的边缘，且与所述海底表层取样装置通过螺纹紧固件连接。
[0020]可选的，所述数据处理器包括数据采集器和计算机，所述传感器、所述数据采集器和所述计算机通过导线电性连接。
[0021]基于同样的专利技术构思，本专利技术还对应提供了一种基于上述坐底式平台离底试验装置的试验方法，在所述海底表层取样装置取样后，将所述坐底式平台离底试验装置直接安装在所述海底表层取样装置上，进行底面吸附力试验和侧面摩阻力试验，具体试验方法如下：
[0022]底面吸附力试验：
[0023]所述加载部分驱动所述探头部分沿竖直方向向下移动，使所述金属板底面置于所述海底表层取样装置内的海底表层土质样本表层；所述加载部分驱动所述探头部分沿竖直方向向上移动，记录各所述传感器输出的检测参数；
[0024]侧面摩阻力试验：
[0025]所述加载部分驱动所述探头部分沿竖直方向向下移动，使所述金属板插入到所述海底表层土质样本内设定深度；所述加载部分驱动所述探头部分沿竖直方向向上移动，记录各所述传感器输出的检测参数。
[0026]进一步地，所述底面吸附力试验还包括，将所述金属板的水平角度在0～30
°
范围内调节，固定所述金属板的水平角度，然后开始试验；
[0027]所述侧面摩阻力试验还包括，将所述金属板的竖直角度在0～45
°
范围内调节，固定所述金属板的竖直角度，然后开始试验。
[0028]由上述技术方案可知，本专利技术提供的坐底式平台离底试验装置包括支架部分、加载部分、探头部分和测量部分，支架部分用于与海底表层取样装置连接，以将坐底式平台离底试验装置设置于海底表层取样装置上。加载部分和探头部分用于进行坐底式平台离底试
验，加载部分与探头部分连接，沿竖直方向驱动探头部分插入/拔离海底表层取样装置内的海底表层土质样本，用于模拟坐底式平台的离底驱动；探头部分用于模拟坐底式平台，探头部分包括连接件和若干金属板，金属板通过连接件与加载部分连接、且角度可调，可以模拟坐底式平台在离底过程中的不同角度、姿态，从而使得整个试验过程更接近于真实的坐底式平台离底过程；测量部分用于检测试验过程中的参数，获得的数据可用于坐底式平台起浮方案设计，也可为其他类型部分浸没结构物在海水或淡水中的起浮提供参考。
[0029]本专利技术提供的试验方法，在海底表层取样装置取样后立即将坐底式平台离底试验装置直接安装其上，进行底面吸附力试验和侧面摩阻力试验。海底表层取样装置是设置于海上工程地质勘察船上、用于取得海底表层土质样本的装置，现有技术中是在海底表层取样装置取样后，制作专门的模型、土样进行室内试验，因土样扰动使得土样部分参数失真，因此试验误差较大。本专利技术通过将坐底式平台离底试验装置设置于海底表层取样装置上，在海底表层取样装置取样后直接进行试验，可解决实验室内试验中软弱土样已被扰动而参数失真的问题。
[0030]坐底式平台等部分浸没在海底泥面以下一定深度范围内的结构物需要克服海底淤泥质土吸附力才能顺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种坐底式平台离底试验装置，其特征在于：包括支架部分，以及安装于所述支架部分上的加载部分、探头部分和测量部分，其中：所述支架部分，用于与海底表层取样装置连接，以将所述坐底式平台离底试验装置设置于所述海底表层取样装置上；所述加载部分，用于与所述探头部分连接，以沿竖直方向驱动所述探头部分插入/拔离所述海底表层取样装置内的海底表层土质样本；所述探头部分，包括连接件和1个以上金属板，所述金属板通过所述连接件与所述加载部分连接、且所述金属板角度可调，所述金属板的表面粗糙度与模拟的所述坐底式平台的坐底表面粗糙度一致；所述测量部分，包括数据处理器和1个以上传感器，所述数据处理器分别连接1个以上所述传感器。2.如权利要求1所述的坐底式平台离底试验装置，其特征在于：所述探头部分包括连接件和2个以上尺寸不同的所述金属板；2个以上所述金属板中，至少一个所述金属板以水平姿态与所述连接件连接、且所述金属板角度可调；至少一个所述金属板以竖直姿态与所述连接件连接、且所述金属板角度可调。3.如权利要求2所述的坐底式平台离底试验装置，其特征在于：所述金属板上设置有连接头，所述连接头可与所述连接件以设定的角度固定连接；或者所述金属板与所述连接件固定连接，所述连接件可与所述加载部分以设定的角度固定连接。4.如权利要求3所述的坐底式平台离底试验装置，其特征在于：所述加载部分包括调速电机和滚珠丝杠副，所述调速电机的输出轴与所述滚珠丝杠副的丝杠连接，所述滚珠丝杠副的螺母与所述连接件连接。5.如权利要求4所述的坐底式平台离底试验装置，其特征在于：所述连接件与所述滚珠丝杠副的螺母螺纹连接；或者所述连接件与所述滚珠丝杠副的螺母通过卡扣式快接接头连接。6.如权利要求1-5中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春，刘振纹，祁磊，许浩，邓海峰，
申请(专利权)人：中国石油集团海洋工程有限公司中国石油集团工程技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：