一种滨海城市沿岸潮汐涨落模拟装置及其试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种滨海城市沿岸潮汐涨落模拟装置，包括水环境系统、潮汐水位调控系统、监测分析系统和海床土样，所述水环境系统包括环境水箱，环境水箱内设模拟海床区、模拟海水区和调控区，所述海床土样置于模拟海床区，模拟海水位于模拟海水区，所述潮汐水位调控系统通过管道与调控区连接，控制模拟海水水位的上升或下降，模拟潮汐涨落周期，所述监测分析系统分别监测土体和模拟海水。该装置有效模拟分析滨海城市沿岸潮汐水位的周期性变化以及潮汐水位变化对沿岸土层的影响情况，可以综合实现海水渗流过程和土体特征的监测，且易于实现，方便操作。方便操作。方便操作。

【技术实现步骤摘要】
一种滨海城市沿岸潮汐涨落模拟装置及其试验方法


[0001]本专利技术涉及海洋工程
，特别是涉及一种滨海城市沿岸潮汐涨落模拟装置，以及一种滨海城市沿岸潮汐涨落模拟装置的试验方法。

技术介绍

[0002]潮汐是在月球和太阳引力作用下形成的海水周期性涨落的现象，其中，海水垂直上涨称为潮；海水垂直下落称为汐。潮汐水位的周期性涨落降会使海水渗流进入滨海城市沿岸土体，进而导致滨海城市沿岸土体地下水位发生时效性变化，该土体水位变化情况相比内陆地区要复杂的多。土中水位变化及渗流过程又是地下建筑工程事故的主要诱因之一，当土体存在渗流时，渗流路径上土体的工程力学特性通常会降低或发生区域性土体沉降，进而使地下建筑产生额外的受力和变形，诱发工程事故或形成潜在威胁。因此，对于滨海城市的工程建设项目而言，有必要关注潮汐现象对滨海城市沿岸土体地下水位的影响。
[0003]目前，缺少能够同时考虑真实滨海城市沿岸土体特征和潮汐现象的模拟装置及方法。滨海城市沿岸土体多以滨海相淤积、三角洲相沉积形成，含砂量较高、土体透水性强，加之地下水位较浅，工程地质条件十分复杂。但由于相关模拟装置和方法的缺失，对于滨海城市沿岸土体在潮汐作用下的力学特性改变仍无足够理论依据，不利于滨海城市工程建设安全及潮汐相关理论的发展。

技术实现思路

[0004]鉴于
技术介绍
存在的不足，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种滨海城市沿岸潮汐涨落模拟装置。
[0005]本专利技术是采取如下技术方案来完成的：一种滨海城市沿岸潮汐涨落模拟装置，包括水环境系统、潮汐水位调控系统、监测分析系统和海床土样，所述水环境系统包括环境水箱，环境水箱内设模拟海床区、模拟海水区和调控区，所述海床土样置于模拟海床区，模拟海水位于模拟海水区，所述潮汐水位调控系统通过管道与调控区连接，控制模拟海水水位的上升或下降，模拟潮汐涨落周期，所述监测分析系统分别监测土体和模拟海水。
[0006]进一步地，所述潮汐水位调控系统包括供水箱、变频潜水泵和流量调控阀，所述供水箱通过水管与外部水源连接，所述供水箱的出水端通过进水水管连接至调控区，所述进水水管上设置流量调控阀，所述供水箱的进水端通过出水水管连接，所述出水水管设置有变频潜水泵。
[0007]进一步地，所述监测分析系统包括土样监测系统和海水监测系统，所述土样监测系统包括土体水位监测仪、土压力传感器和孔隙水压力传感器，所述土体水位监测仪、土压力传感器和孔隙水压力传感器分别埋设于土体内。
[0008]进一步地，所述海水监测系统包括水位尺和摄像机，水位尺贴设与环境水箱外侧，摄像机置于环境水箱外部前方。
[0009]进一步地，所述海床土样底部铺设固结砂板，海床土样顶部设有加载装置，所述海
床土样和固结砂板之间设置下土工布，海床土样和加载装置之间设置有上土工布，所述加载装置包括带孔加载板和放置于加载板上方的不同重量的加载砝码。
[0010]进一步地，所述环境水箱内设有可拆卸第一阻隔板和第二阻隔板，环境水箱侧壁设置有两对导槽，第一阻隔板和第二阻隔板分别插入导槽内，所述第一阻隔板和第二阻隔板将环境水箱分割成模拟海床区、模拟海水区和调控区。
[0011]一种滨海城市沿岸潮汐涨落模拟装置的试验方法，步骤如下，
[0012](1)环境水箱内插入可拆卸第一阻隔板和第二阻隔板，将环境水箱分为模拟海床区、模拟海水区和调控区三部分，将摄像机放置在环境水箱正前方；
[0013](2)固结海床土样，
[0014]环境水箱的模拟海床区由下至上依次放置固结砂板、下土工布、土样、上土工布和加载装置，加载装置包括带孔加载板和加载砝码，加载砝码放置于加载板上，水位监测仪、土压力传感器、孔压力传感器放置于土样内部，
[0015]依次增加加载砝码重量，通过固结砂板和带孔加载板实现土样的双向固结排水；
[0016](3)海床土样充分固结，输入模拟海水，
[0017]打开流量调控阀，供水箱内水源向环境水箱内输送，打开第一阻隔板和第二阻隔板，使调控区内水源流向模拟海水区，直至海水达到初始水位线，模拟海床区和模拟海水区之间的第一阻隔板呈全部打开状态，模拟海水区和调控区之间的第二阻隔板呈局部打开状态；
[0018](4)模拟潮汐涨落周期，
[0019]开启变频潜水泵，将环境水箱内的水开始向供水箱内抽送，并调节水泵频率，使环境水箱的进水流量大于抽水流量，达到潮汐水位上涨的效果；潮汐水位涨到一定高度，调节流量调控阀和变频潜水泵，使环境水箱的进水量小于抽水量，达到潮汐水位下降的效果，
[0020]重复以上操作，进行下一个周期的潮汐涨落。
[0021](5)试验过程中，可用水位尺记录潮汐涨落过程的水位变化，用土体水位监测仪、土压力传感器、孔隙水压力传感器分别监测土样中的地下水位、土压力、孔隙水压力数据并记录，由摄像机拍摄记录水在土样中的渗流过程和渗流路径。
[0022](6)多个周期的潮汐模拟结束后，关闭变频潜水泵和流量调控阀，结束试验，进行后续的数据处理和相关研究。
[0023]本专利技术的有益效果：通过潮汐水位调控系统模拟潮汐涨落现象，模拟海床土样还原真实滨海城市沿岸土体特征，有效模拟分析滨海城市沿岸潮汐水位的周期性变化以及潮汐水位变化对沿岸土层的影响情况。监测海水渗流过程和土体特征，包括潮汐水位、土体地下水位、渗流路径、土压力、孔隙水压力等，且易于实现，方便操作。
附图说明
[0024]图1为本专利技术第一实施例提供的一种滨海城市沿岸潮汐涨落模拟装置的结构示意图；
[0025]图2为一种滨海城市沿岸潮汐涨落模拟装置的流量调控阀结构示意图；
[0026]图3为一种滨海城市沿岸潮汐涨落模拟装置的带孔加载板的结构示意图；
[0027]图4为本专利技术第二实施例提供的一种滨海城市沿岸潮汐涨落模拟装置的结构示意
图；
[0028]图5为图4中一种滨海城市沿岸潮汐涨落模拟装置中供水箱的结构示意图。
具体实施方式
[0029]为更进一步阐述本专利技术为实现预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0030]参照图1
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图3所示，本专利技术第一实施例提供一种滨海城市沿岸潮汐涨落模拟装置，包括水环境系统、潮汐水位调控系统2、监测分析系统3和海床土样4。所述水环境系统包括环境水箱1，环境水箱内设模拟海床区11、模拟海水区12和调控区13。所述海床土样4置于模拟海床区11用于模拟滨海城市沿岸土体，模拟海水5位于模拟海水区12用于模拟沿岸海水，所述潮汐水位调控系统2通过管道与调控区连接来调控海水水位变化，控制模拟海水水位的上升或下降，模拟潮汐涨落周期。所述监测分析系统分别监测土体和模拟海水，分别对海水水位、渗流过程、土体地下水位、土体力学特性进行实时监测。
[0031]通过潮汐水位调控系统模拟潮汐涨落现象，模拟海床土样还原真实滨海城市沿岸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种滨海城市沿岸潮汐涨落模拟装置，其特征是：包括水环境系统、潮汐水位调控系统、监测分析系统和模拟海床土样，所述水环境系统包括环境水箱，环境水箱内设模拟海床区、模拟海水区和调控区，所述海床土样置于模拟海床区，模拟海水位于模拟海水区，所述潮汐水位调控系统通过管道与调控区连接，控制模拟海水水位的上升或下降，模拟潮汐涨落周期，所述监测分析系统分别监测土体和模拟海水。2.根据权利要求1所述的一种滨海城市沿岸潮汐涨落模拟装置，其特征是：所述潮汐水位调控系统包括供水箱、变频潜水泵和流量调控阀，所述供水箱通过水管与外部水源连接，所述供水箱的出水端通过进水水管连接至调控区，所述进水水管上设置流量调控阀，所述供水箱的进水端通过出水水管连接，所述出水水管设置有变频潜水泵。3.根据权利要求1或2所述的一种滨海城市沿岸潮汐涨落模拟装置，其特征是：所述监测分析系统包括土样监测系统和海水监测系统，所述土样监测系统包括土体水位监测仪、土压力传感器和孔隙水压力传感器，所述土体水位监测仪、土压力传感器和孔隙水压力传感器分别埋设于土体内。4.根据权利要求3所述的一种滨海城市沿岸潮汐涨落模拟装置，其特征是：所述海水监测系统包括水位尺和摄像机，水位尺贴设与环境水箱外侧，摄像机置于环境水箱外部前方。5.根据权利要求1或2或4所述的一种滨海城市沿岸潮汐涨落模拟装置，其特征是：所述海床土样底部铺设固结砂板，海床土样顶部设有加载装置，所述海床土样和固结砂板之间设置下土工布，海床土样和加载装置之间设置有上土工布，所述加载装置包括带孔加载板和放置于加载板上方的不同重量的加载砝码。6.根据权利要求5所述的一种滨海城市沿岸潮汐涨落模拟装置，其特征是：所述环境水箱内设有可拆卸的第一阻隔板和第二阻隔板，环境水箱侧壁设置有两对导槽，第一阻隔板和第二阻隔板分别插入导槽内，所述第一阻隔板和第二阻隔板将环境水箱分割成模拟海床区、模拟海水区和调控区。7.根据权利要求1、2、4或6所述的一种滨海城市沿岸潮汐涨落模拟装置，其特征是：所述供水箱上设置有调节箱，所述调节箱与供水箱的连接处设...

【专利技术属性】
技术研发人员：范宁，姚永亮，谷川，葛苗苗，胡怡璇，于小博，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：