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原文传递深海锚固结构的土界面细观演化特性试验装置及试验方法

专利名称：	深海锚固结构的土界面细观演化特性试验装置及试验方法
摘要：	本发明涉及了一种深海锚固结构的土界面细观演化特性试验装置及试验方法，属于岩土工程、海洋工程技术领域。深海锚固结构的土界面细观演化特性试验装置的铆接钢构桁架内底部设有有机玻璃模型箱，基础半模型布置在有机玻璃模型箱内；观测面上设有LED条形光源；机玻璃模型箱内设有位移约束器，位移传感器与数据采集系统进行信号传输；数据采集系统将数据传输至图像分析端中；图像分析端通过显微镜阵列获取图像信息并进行分析。本发明的全模型试验很难直接观测到结构‑土界面处的土体的细观变化，但通过半模型试验能进行直观观测。位移约束器设计巧妙，根据试验不同阶段作出设计确保在不影响试验结果的情况下有效地控制半模型在既定的轨迹范围内运动。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	河海大学
发明人：	高玉峰;叶至韬;舒爽;谭慧明;宋顺翔
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-25T00:00:00+0800
申请号：	CN201910567722.8
公开号：	CN110376056A
代理机构：	南京经纬专利商标代理有限公司
代理人：	李想
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	211100 江苏省南京市江宁开发区佛城西路8号
主权项：	1.深海锚固结构的土界面细观演化特性试验装置，其特征在于：试验装置包括有机玻璃模型箱，基础半模型，铆接钢构桁架，自动化加载设备，位移约束器，显微镜阵列，位移传感器， LED条形光源，数据采集系统，图像分析端；所述的铆接钢构桁架内底部设有有机玻璃模型箱，有机玻璃模型箱布置在铆接钢构桁架的底部，铆接钢构桁架的顶端布置自动化加载设备，自动化加载设备与基础半模型相连；基础半模型布置在有机玻璃模型箱内；所述的有机玻璃模型箱的一端面为观测面，相对于管侧面放置显微镜阵列；观测面上设有LED条形光源；所述的机玻璃模型箱内设有位移约束器，通过位移约束器约束基础半模型的位移方位；所述的基础半模型上设有位移传感器；位移传感器与数据采集系统进行信号传输；数据采集系统将数据传输至图像分析端中；所述的图像分析端通过显微镜阵列获取图像信息并进行分析。 2.根据权利要求1所述的深海锚固结构的土界面细观演化特性试验装置，其特征在于：所述的基础半模型为柱状结构，柱状结构成沿轴向剖解成半结构，其剖解面贴置在机玻璃模型箱的观测面上，通过位移约束器约束基础半模型的剖解面始终位于观测面进行位移。 3.根据权利要求1所述的深海锚固结构的土界面细观演化特性试验装置，其特征在于：所述的自动化加载设备包括伺服电机，联轴器，伺服减速器及拉压力传感器；所述的伺服电机固定在铆接钢构桁架的顶部钢梁上，伺服电机的转动轴通过联轴器与伺服减速器相连；伺服减速器通过拉压力传感器与基础半模型相连；拉压力传感器与数据采集系统进行信号传输。 4.根据权利要求1所述的深海锚固结构的土界面细观演化特性试验装置，其特征在于：所述的位移约束器成V形结构或I形结构；所述的V形结构的位移约束器由两根钢杆组成；两根钢杆的一端与铆接钢构桁架相固定，其另一端的顶端镶嵌光滑圆轮，镶嵌光滑圆轮的顶端与基础半模型相抵触；成V形布置的两根钢杆且镶嵌光滑圆轮的端部相互聚拢；所述的I形结构的位移约束器单根钢杆组成；其钢杆的一端与铆接钢构桁架相固定，其另一端的顶端镶嵌光滑圆轮；镶嵌光滑圆轮的顶端与基础半模型相抵触。 5.根据权利要求1所述的深海锚固结构的土界面细观演化特性试验装置，其特征在于：所述的显微镜阵列包括组成箱，手持式显微镜、固定夹器和拓展器；所述的组成箱内设有若干个固定夹器，若干个固定夹器排列成矩形状；每个固定夹器上分别布置手持式显微镜，每个手持式显微镜分别与扩展器相连；扩展器数据输出端与图像分析端数据接收端相连；所述的图像分析端为包括包含iCoolCam软件及Coolingtech软件的电脑终端。 6.根据权利要求1所述的深海锚固结构的土界面细观演化特性试验装置，其特征在于：所述的LED条形光源位于机玻璃模型箱观测端面的顶部与底部。 7.根据权利要求6所述的深海锚固结构的土界面细观演化特性试验装置，其特征在于：所述的LED条形光源为白色光源，其色温为6600K。 8.根据上述权利要求1至7任一项所述的深海锚固结构的土界面细观演化特性试验装置的试验方法，其特征在于：试验步骤如下：步骤一、组装试验设备，将有有机玻璃模型箱内制备试验所需土样，在基础半模型的贯入轨迹上标定观测点；步骤二、选用V形结构位移约束器,对基础半模型进行限位约束；通过自动化加载设备对基础半模型加载竖直方向加荷载；使基础半模型沉贯轨迹贯入土样内；通过显微镜阵列采集贯入数据；步骤三、将步骤二中完成沉贯后的基础半模型上V形结构位移约束器进行撤除，更换为I形结构的位移约束器，并对基础半模型及进行循环荷载通过显微镜阵列采集循环荷载数据；步骤四、当步骤三中循环荷载完成后，通过自动化加载设备将基础半模型拔出，以研究基础结构的抗拔特性，试验结束。 9.根据权利要求8所述的深海锚固结构的土界面细观演化特性试验装置的试验方法，其特征在于：所述的步骤二中当加载竖直方向荷载时，拉压力传感器记录基础半模型的荷载力并将数据传输至数据采集系统中；位移传感器记录基础半模型的位移数据并将数据传输至数据采集系统中。 10.据权利要求8所述的深海锚固结构的土界面细观演化特性试验装置的试验方法，其特征在于：所述的显微镜阵列一定频率对指定观测点范围内土颗粒排列变化情况及界面处水膜变化情况进行拍摄；并将图像数据传输至图像分析端中。
所属类别：	发明专利