本发明专利技术提供了海底滑坡涌浪对锚链冲击效应模型试验装置与试验方法，该装置包括滑坡体、挡板、卡槽、滑槽、弹簧、固定柱、鱼雷锚、拉力传感器I、拉力传感器II、振动块、锚链、平台、土层、箱体、工业相机。通过滑坡体在倾斜滑槽上的下滑对水的冲击作用模拟海底滑坡涌浪荷载；通过分析锚链上各振动块的运动轨迹以及拉力传感器的数值，可以获取海底滑坡涌浪对锚链的冲击效应，进一步分析锚链的特殊运动形态下锚链荷载向鱼雷锚端和平台端的双向力学反馈；通过平台端的运动规律与受力特征分析平台端在水面上的稳定性规律，进而确定海底滑坡涌浪经由锚链传递对海洋平台系统的运动力学反馈。锚链传递对海洋平台系统的运动力学反馈。锚链传递对海洋平台系统的运动力学反馈。
【技术实现步骤摘要】
海底滑坡涌浪对锚链冲击效应模型试验装置与试验方法
[0001]本专利技术属于系泊基础装置
，特别涉及海底滑坡涌浪对锚链冲击效应模型试验装置与试验方法。
技术介绍
[0002]海底滑坡直接影响钻井平台、海底光缆、风电桩基、港口码头的建设和运营，近海海域频发或突发的海底滑坡地质灾害，严重影响近海经济带的工程建设，制约我国海上丝绸之路的全面推进。海底滑坡赋存环境特殊、成因机制复杂、破坏模式独特，与陆地滑坡相比有明显的特殊性，具有滑坡体积大、滑移距离远、滑动过程中存在明显的“滑水效应”等特点。近年来，随着我国海洋工程建设的大力推进，由海底滑坡诱发的工程灾害问题已越来越凸显。目前遇到的问题是海底滑坡涌浪对于锚链冲击的影响效应等研究十分有限，对于海底滑坡涌浪对海洋平台系统的运动力学反馈仍处于定性分析阶段，因此海底滑坡涌浪对锚链冲击效应模型尚存在很大的研究空间。
[0003]检索发现，申请号为201810027064.9《模拟海底滑坡的试验装置及其试验方法》提供了一种模拟海底滑坡的方案，但是这种方案仅是对于海底滑坡之后滑坡土体的运移机制进行研究，而未考虑海底滑坡涌浪的影响。申请号为201910989448.3《一种模拟海底滑坡冲击结构物的试验装置及试验方法》，也是提供一种模拟海底滑坡冲击结构物的试验装置，并对结构物的冲击作用和破坏效应进行研究。但是这种方案未涉及对于长链结构的冲击效应以及力学反馈。
[0004]因此，现有技术未能考虑海底滑坡产生的涌浪作用对锚链的冲击效应，缺少分析锚链作为长链结构在水中的特殊运动形态及向鱼雷锚端和平台端的双向力学反馈，因此无法分析海底滑坡涌浪经由锚链传递对海洋平台系统的运动力学反馈。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于解决现有技术存在的不足和缺陷，提供了海底滑坡涌浪对锚链冲击效应模型试验装置与试验方法，通过分析锚链上各振动块的运动轨迹以及拉力传感器的数值，可以获取海底滑坡涌浪对锚链的冲击效应，从而分析锚链的特殊运动形态下锚链荷载向鱼雷锚端和平台端的双向力学反馈；通过平台端的运动规律与受力特征分析平台端在水面上的稳定性规律，进而确定海底滑坡涌浪经由锚链传递对海洋平台系统的运动力学反馈。
[0006]海底滑坡涌浪对锚链冲击效应模型试验装置，包括滑坡体1、挡板2、卡槽3、滑槽4、弹簧5、固定柱6、鱼雷锚7、拉力传感器I8、拉力传感器II9、振动块10、锚链11、平台12、土层13、箱体14、工业相机15；
[0007]所述滑槽4用2根固定柱6固定在土层13的上方，通过改变2根固定柱6的长度来调节滑槽4的倾斜角度；
[0008]所述挡板2直接卡入卡槽3内，通过改变挡板2插入卡槽3的位置来调节滑坡体1滑
动前的位置；
[0009]所述滑坡体1放置于滑槽4上，下方由挡板2约束其下滑趋势；
[0010]所述鱼雷锚7预埋于土层13中设定深度；
[0011]所述鱼雷锚7与平台12之间通过锚链11进行连接，锚链11上固定3～5个振动块10；锚链11连接鱼雷锚7和平台12的两端分别设置拉力传感器I8和拉力传感器II9，来测定海底滑坡涌浪时，鱼雷锚7以及平台12受到的拉力大小；
[0012]所述箱体14内部装满水，水面低于箱体14顶部，土层13被水浸润趋于饱和；
[0013]所述平台12漂浮在水面上，通过两个埋入土层13的鱼雷锚7固定在相对位置；平台(12)两侧设置2根弹簧5，约束其横向摆动；
[0014]所述工业相机15设置在箱体14外侧，通过持续摄像来记录振动块10以及平台12的运动轨迹；
[0015]海底滑坡涌浪对锚链冲击效应模型试验方法，采用上述的海底滑坡涌浪对锚链冲击效应模型试验装置连接，具体步骤如下：
[0016]①
制备含水率为10％～30％的黏性土，分层装入箱体14内，形成土层13，同时将鱼雷锚7以及固定柱6预埋于土层13中设定深度；
[0017]②
试验装置组装：滑槽4用2根固定柱6固定在土层13的上方，放置滑坡体1于滑槽4上；鱼雷锚7与平台12之间通过锚链11进行连接，锚链11上固定3～5个振动块10，锚链11连接鱼雷锚7和平台12的两端分别设置拉力传感器I8和拉力传感器II9；平台12两侧设置2根弹簧5；
[0018]③
往土箱14内注水，直至土体13被水浸润趋于饱和，水面低于箱体14顶部，平台12漂浮在水面之上；
[0019]④
在箱体的观察面处贴上透明网格纸，用工业相机15记录锚链上各振动块10以及平台12的初始位置；
[0020]⑤
将挡板2从卡槽3中拔出，滑坡体1沿滑槽4向下滑动，激起的涌浪冲击锚链11，锚链上各振动块10以及平台12产生相应的反复运动，通过工业相机15持续录像来记录其运动轨迹；同步测定拉力传感器I8与拉力传感器II9的数值；
[0021]⑥
依次通过改变挡板2插入卡槽3的位置、滑槽4的倾斜角度α、两个鱼雷锚7之间的间距L、锚链11的倾斜角度β、平台12的质量m，重复步骤
①
～
⑤
进行多组试验，并分别记录拉力传感器I8和拉力传感器II9的数值，以及平台12和各振动块10的运动轨迹，确定海底滑坡涌浪对锚链冲击效应及海洋平台系统的运动力学反馈。
[0022]进一步地，通过分析锚链上各振动块10的运动轨迹，可以分析锚链作为长链结构在涌浪作用下的特殊运动形态；基于拉力传感器I8与拉力传感器II9的数值变化，确定鱼雷锚端和平台端的受拉荷载变化规律，从而分析锚链特殊运动形态下锚链荷载向鱼雷锚端和平台端的双向力学反馈，获取海底滑坡涌浪对锚链冲击效应。
[0023]进一步地，通过平台端的运动规律与受力特征分析平台端在水面上的稳定性规律，进而确定海底滑坡涌浪经由锚链传递对海洋平台系统的运动力学反馈。
[0024]有益效果
[0025]本专利技术提供了海底滑坡涌浪对锚链冲击效应模型试验装置与试验方法，该装置包括滑坡体1、挡板2、卡槽3、滑槽4、弹簧5、固定柱6、鱼雷锚7、拉力传感器I8、拉力传感器II9、
振动块10、锚链11、平台12、土层13、箱体14、工业相机15；所述滑槽用2根固定柱固定在土层的上方，通过改变2根固定柱的长度来调节滑槽的倾斜角度；所述滑坡体放置于滑槽上，下方由挡板约束其下滑趋势；所述挡板直接卡入卡槽内，通过改变挡板插入卡槽的位置来调节滑坡体滑动前的位置；所述鱼雷锚预埋于土层中设定深度；所述鱼雷锚与平台之间通过锚链进行连接，锚链上固定3～5个振动块，锚链连接鱼雷锚和平台的两端分别设置拉力传感器I和拉力传感器II，来测定海底滑坡涌浪时，鱼雷锚以及平台受到的拉力大小；所述箱体内部装满水，水面低于箱体顶部，土层被水浸润趋于饱和；所述平台漂浮在水面上，通过两个埋入土层的鱼雷锚固定在相对位置，平台两侧设置2根弹簧，约束其横向摆动；所述工业相机设置在箱体外侧，通过持续摄像来记录振动块以及平台的运动轨迹；
[0026]本本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.海底滑坡涌浪对锚链冲击效应模型试验装置，其特征在于，包括滑坡体(1)、挡板(2)、卡槽(3)、滑槽(4)、弹簧(5)、固定柱(6)、鱼雷锚(7)、拉力传感器I(8)、拉力传感器II(9)、振动块(10)、锚链(11)、平台(12)、土层(13)、箱体(14)、工业相机(15)；所述滑槽(4)用2根固定柱(6)固定在土层(13)的上方，通过改变2根固定柱(6)的长度来调节滑槽(4)的倾斜角度；所述滑坡体(1)放置于滑槽(4)上，下方由挡板(2)约束其下滑趋势；所述挡板(2)直接卡入卡槽(3)内，通过改变挡板(2)插入卡槽(3)的位置来调节滑坡体(1)滑动前的位置；所述鱼雷锚(7)预埋于土层(13)中设定深度；所述鱼雷锚(7)与平台(12)之间通过锚链(11)进行连接，锚链(11)上固定3～5个振动块(10)；锚链(11)连接鱼雷锚(7)和平台(12)的两端分别设置拉力传感器I(8)和拉力传感器II(9)，来测定海底滑坡涌浪时，鱼雷锚(7)以及平台(12)受到的拉力大小；所述箱体(14)内部装满水，水面低于箱体(14)顶部，土层(13)被水浸润趋于饱和；所述平台(12)漂浮在水面上，通过两个埋入土层(13)的鱼雷锚(7)固定在相对位置；平台(12)两侧设置2根弹簧(5)，约束其横向摆动；所述工业相机(15)设置在箱体(14)外侧，通过持续摄像来记录振动块(10)以及平台(12)的运动轨迹。2.海底滑坡涌浪对锚链冲击效应模型试验方法，其特征在于，采用权利要求1所述的海底滑坡涌浪对锚链冲击效应模型试验装置连接，具体步骤如下：
①
制备含水率为10％～30％的黏性土，分层装入箱体(14)内，形成土层(13)，同时将鱼雷锚(7)以及固定柱(6)预埋于土层(13)中设定深度；
②
试验装置组装：滑槽(4)用2根固定柱(6)固定在土层(13)的上方，放置滑坡体(1)于滑槽(4)上；鱼雷锚(7)与平台(12)之间通过锚链(11)进...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘成，余思越，陈舒阳，邹小平，李陈，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：
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