[发明专利]海底滑坡涌浪对锚链冲击效应模型试验装置与试验方法

权利要求书

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)；平台(12)两侧设置2根弹簧(5)；

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；

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；

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I(8)与拉力传感器II(9)的数值；

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I(8)和拉力传感器II(9)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。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，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I(8)与拉力传感器II(9)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。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，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。