[发明专利]一种坐底结构浮力测量试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种坐底结构浮力测量试验装置及方法，该装置包括坐底结构物、若干渗压计、数据采集仪和计算机，其中，渗压计安装于坐底结构物的底面，用于测量坐底结构物的底面孔压；渗压计安装于坐底结构物的顶面，用于测量坐底结构物的顶面孔压；数据采集仪分别与每个渗压计电连接，数据采集仪用于实时采集试验过程中所有渗压计的测量数据；计算机与数据采集仪电连接，用于根据数据采集仪采集到的测量数据计算坐底结构物受到的浮力，本发明通过模拟坐底结构物沉入到完全坐底稳定的全过程，测量出坐底结构物所受浮力的实时变化情况，为工程、工业设计提供依据。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体地，涉及一种坐底结构浮力测量试验装置及方法。

背景技术

地下空间的开发成为当今城市缓解用地紧张的主要途径之一，而在进行设计施工过程中，地下结构物抗浮计算是关键问题之一。另外，随着海上风力发电的兴起，现有的支腿式海上风电安装船由于作业危险性高、效率低，逐渐被坐底式安装船所代替，而坐底结构从浸没于海水中到完全坐底稳定过程中所受浮力的变化，是船体设计中必须掌握的设计信息。

通常物体浸入液体所受到的浮力可由阿基米德定律计算得到，即浮力等于物体所排开液体的重量。但是当物体底部接触到土壤以后，具有一定透水性的土层中的浮力计算依然存在争议。

在物体坐底下沉的过程中，物体会挤开周围土体，导致土体应力场的重分布，并产生超静孔隙水压力。超静孔隙水压力将随着时间消散，使得物体所受浮力最终趋于稳定。

因此，有必要提出一种可以实时、准确测量结构物所受浮力的试验装置及方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种坐底结构浮力测量试验装置及方法，通过模拟坐底结构物沉入直至完全坐底稳定的全过程，测量出坐底结构物所受浮力的实时变化情况，为工程、工业设计提供依据。

本发明的目的在于提供一种坐底结构浮力测量试验装置，包括坐底结构物、若干渗压计、数据采集仪和计算机，其中，

若干所述渗压计安装于所述坐底结构物的底面，用于测量所述坐底结构物的底面孔压；

若干所述渗压计安装于所述坐底结构物的顶面，用于测量所述坐底结构物的顶面孔压；

所述数据采集仪分别与每个所述渗压计电连接，所述数据采集仪用于实时采集试验过程中所有所述渗压计的测量数据；

所述计算机与所述数据采集仪电连接，用于根据所述数据采集仪采集到的测量数据计算所述坐底结构物受到的浮力。

较佳地，所述坐底结构物的形状为长方体、圆柱体或圆台。

较佳地，所述渗压计为振弦式渗压计或应变式渗压计。

较佳地，还包括测力装置和若干土压力计，其中，

所述测力装置通过若干吊索连接于所述坐底结构物的顶面，且与所述计算机电连接，用于测量整个试验装置所受拉力；

若干所述土压力计安装于在所述坐底结构物的底面，用于测量所述坐底结构物底面所受压力；

所述数据采集仪分别与每个所述土压力计电连接，所述数据采集仪用于实时采集试验过程中所述土压力计的测量数据。

较佳地，所述土压力计为振弦式土压力计、应变式土压力计或电容式土压力计。

本发明还提供了一种坐底结构浮力测量试验方法，包括以下步骤：

对每个渗压计和土压力计进行标定；

将坐底结构物吊起，记录测力装置的测量值，记为所述坐底结构物的自身重力；

将所述坐底结构物缓慢沉入一介质中；