[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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于系泊基础装置技术领域，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。

背景技术

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。

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。

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。

发明内容

本发明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。

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；

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；

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；