[发明专利]一种用于海底地震波法探测的模型试验系统及方法

权利要求书

1.一种用于海底地震波法探测的模型试验系统，其特征是：包括中央控制单元、海浪制造装置、模型试验单元、观测系统和水源提供单元，其中：

所述模型试验单元包括模拟海底的试验台，试验台内设置有模拟基岩与地质的模块，所述水源提供单元为试验台内提供模拟海水，所述海浪制造装置被配置为以不同速度和力度作用于模拟海水上，生成不同大小的海浪；

所述试验台的上端设置有观测系统，具体包括用于水下不同深度的地震波激发的震源控制单元及覆盖于试验台上端、对不同方向的波进行全空间采集的检波器控制单元；

所述中央控制单元控制海浪制造装置、水源提供单元和观测系统的工作状态。

2.如权利要求1所述的一种用于海底地震波法探测的模型试验系统，其特征是：所述模型试验单元包括试验台，所述试验台内设置有海水检测单元，所述试验台内部配置有固定基岩模块（2）和可拆卸地质模块（3），所述固定基岩模块（2）包括两个，分别固定于试验台的两端，可拆卸地质模块（3）通过开设在试验台底面上的地质模块滑槽（9）可滑动地设置在试验台内部。

3.如权利要求2所述的一种用于海底地震波法探测的模型试验系统，其特征是：所述可拆卸地质模块（3）为断层地质模块，该断层地质模块包括断层体和基岩，基岩的底面上设置有地质模块滑轨（6），断层体设置在基岩中部，并且，断层体设置为不同倾角及厚度。

4.如权利要求2所述的一种用于海底地震波法探测的模型试验系统，其特征是：所述可拆卸地质模块（3）为滑坡地质模块，该滑坡地质模块包括滑坡体和基岩，基岩的底面上设置有地质模块滑轨（6），滑坡体布置在基岩上不，滑坡体被设置成不同的规模、大小和/或厚度。

5.如权利要求1所述的一种用于海底地震波法探测的模型试验系统，其特征是：所述海水检测单元包括水位计、水温计和水流计，分别检测试验台内充填水程度、水温和水流流速。

6.如权利要求1所述的一种用于海底地震波法探测的模型试验系统，其特征是：所述海浪制造装置包括电动箱（10）、推送杆（11）和推板（12），通过电动箱（10）连接至中央控制单元并由其控制功率，电动箱连接推送杆（11）并控制推送杆（11）的推送速度，推送杆（11）连接至推板（12），从而使得推板（12）按照不同的速度和力度作用在水体上，产生不同大小的海浪。

7.如权利要求1所述的一种用于海底地震波法探测的模型试验系统，其特征是：所述震源控制单元包括主滑动轨道（18）、滑动基座（19）、震源滑动杆（20）、滑环（22）、换能器（26）、震源收缩杆（27）及传输电缆（28），所述主滑动轨道（18）包括两道，分别安装在试验台的上方两端，在两条主滑动轨道（18）上分别设置滑动基座（19），震源滑动杆（20）固定安装在两个滑动基座（19）上，滑动基座（19）在主滑动轨道（18）上的滑动位置可调节，震源滑动杆（20）上活动套装有滑环（22），滑环（22）上连接有换能器（26），以实现二维平面空间震源点的布设；所述换能器（26）通过震源收缩杆（27）固定于滑环（22）上，将换能器（26）作为震源，通过控制伸缩杆的不同长度，以实现水下不同深度的地震波激发。

8.如权利要求7所述的一种用于海底地震波法探测的模型试验系统，其特征是：所述检波器控制单元包括两个滑轨，所述滑轨通过滑动基座（19）垂直固定于主滑动轨道（18）上，两个滑轨之间设置有若干个滑动杆，每个滑动杆上设置有若干个检波器（24），检波器（24）通过电缆线与无线基站（25）相连接，不同检波器（24）采集到的信号通过电缆实时传递到无线基站（25）；所述滑动杆为伸缩杆，通过控制伸缩杆的长度和检波器的分布情况，实现检波器（24）在试验台上方平面空间的全面覆盖。

9.如权利要求1所述的一种用于海底地震波法探测的模型试验系统，其特征是：所述水源提供单元包括双向水泵（13）、水管（14）、滤嘴（15）、过滤网（16）、清淤孔（17）及集水箱，双向水泵（13）水泵安装在试验台和集水箱的中间，水管（14）固定于试验台内，滤嘴（15）安装在水管（14）的底部，清淤孔（17）和过滤网（16）设置在集水箱内。

10.一种用于海底地震波法探测的模型试验方法，其特征是：它利用如权利要求1-9中任一项所述的系统，并包括以下步骤：

（1）对近海工程地质现场进行调研，根据物理模拟要求，对近海勘探环境下的地质体形态特征、海水高程和海浪大小进行设计，并通过相似比计算出得出物理模型试验系统所需要的相似材料的相关参数；

（2）根据相似材料的相关参数制作可拆卸地质模型，并加固与试验台内，通过对一侧加载适当的力，将制作好的可拆卸模型快安装到两固定基岩中间；使水源提供单元项试验台内工艺水，直至到达设定水位；

（3）控制主滑动轨道上的震源单元及检波器单元，使得震源位于设计中的空间位置处，同时控制检波器滑动杆移动到已设定好的测线位置处，手动波动检波器滑动杆上的滑环，使得各检波器位于不同的测点位置处；

（4）对震源伸缩杆及不同的震源伸缩杆进行控制，使其获得不同的伸缩杆长度，放置到不同深度的水中；

（5）控制生成海浪，调控其推进速度，通过水流计和水位计监测波浪值，当达到设计值后，恒定设定电动机的循环推进速度；

（6）打开各无线基站，通过中央控制单元控制换能器发射不同频率的声波信号，安装在后方的检波器对不同位置处的声波信号进行实时采集，并通过集成电缆将信号数据传输值中央控制单元进行实时显示及存储。