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原文传递一种基于室内试验的海底滑坡评价方法

专利名称：	一种基于室内试验的海底滑坡评价方法
摘要：	本发明公开了一种基于室内试验的海底滑坡评价方法，该方法包括结构性软粘土的制备以及室内试验；所述的结构性软粘土的制备可通过向海洋软土中掺入硅酸盐525水泥并加水至土体2倍液限，然后在真空条件下搅拌均匀获得；其中，硅酸盐525水泥的加入量为软土颗粒质量的2％；所述的室内试验基于模拟海底滑坡的新型室内试验装置实现，该装置包括模型箱主体、假坡、漏斗、切土板、传感器支架以及龙门架抬升装置。本发明方法能够实现多个坡角、多工况海底滑坡的试验模拟，该方法还可结合室内大型断面波流水槽，系统的研究由波浪、坡脚冲刷以及快速沉积三者耦合作用对海底滑坡的影响，得到一套系统的评价海底滑坡稳定性的方法。
专利类型：	发明专利
申请人：	浙江大学
发明人：	窦玉喆;国振;王立忠;朱从博;芮圣洁;周文杰;李雨杰
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T15:00:00+0805
申请号：	CN201911400359.7
公开号：	CN111157699A
代理机构：	杭州求是专利事务所有限公司
代理人：	万尾甜;韩介梅
分类号：	G01N33/24;G;G01;G01N;G01N33;G01N33/24
申请人地址：	310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
主权项：	1.一种基于室内试验的海底滑坡评价方法，其特征在于，该方法基于大型断面波流水槽以及模拟海底滑坡的新型室内试验装置实现，可系统的研究由波浪荷载、坡脚冲刷以及快速沉积三者耦合作用对海底滑坡的影响，从而得到一套由多触发因素诱发的海底滑坡评价方法；该试验可通过布设三维地形激光成像系统、多普勒流速计阵列、非接触式波高仪、激光位移计、微型孔压传感器及压力计，监测全过程的水下地形演化、波浪非线性形态与压力、土体孔压与位移场，量测滑坡土体的强度变化；所述的新型室内试验装置包括模型箱主体(1)、假坡(2)、漏斗(3)、切土板(4)、传感器支架(5)以及龙门架抬升装置(6)，所述的模型箱主体(1)由箱体(7)和底座(8)组成，其中箱体(7)包括位于两端的闸板(10)、侧板(11)和底板(12)；箱体(7)的顶部为一斜坡，其前端低于后端；所述的箱体(7)两端还设有转轴(9)，后端的转轴(9)可使箱体(7)模拟多角度滑坡，前端的转轴(9)用于在土体固结过程中抬起箱体前端，从而使箱体(7)的顶部处于平面状态，以保证土体强度太低时，不会流出箱体(7)，从而完成固结；所述的假坡(2)包括斜坡段(13)、位于箱体(7)前端的水平段(14)、位于箱体(7)后端的水平段(15)三部分；所述的斜坡段(13)与水平段(14)相接，以达到稳定波浪的目的；水平段(15)的高度与箱体(7)后端高度一致，以平稳反射波，同时也防止波浪在箱体(7)后端产生漩涡；所述的漏斗(3)包括圆筒段(16)和梯形段(17)，所述的梯形段(17)通过螺丝连接到圆筒段(16)的下方；在实验时，龙门架抬升装置(6)将装满结构性软粘土的漏斗(3)整体吊起放于箱体(7)上，然后使结构性软粘土从漏斗(3)中落下，给坡顶加载，以模拟快速沉积效应；所述的切土板(4)包括顶杆(18)以及切割土体的钢板(19)，所述的顶杆(18)一端与位于前端的闸板(10)连接，另一端与钢板(19)连接；且顶杆(18)长度可变，使切土板(4)可沿斜坡不同位置切割开挖土体，模拟斜坡不同程度的坡脚冲刷现象；所述的传感器支架(5)包括传感器固定装置(20)和传感器保护装置(21)；所述的传感器保护装置(21)套在传感器外面，用来保护传感器不受损坏；所述的传感器固定装置(20)用于将传感器固定于底板(12)上；所述的龙门架抬升装置(6)包括两台龙门架和控制装置，所述的两台龙门架分别布置在箱体(7)的前后两端，通过转轴(9)抬起箱体；所述的控制装置用于控制龙门架的运动，调整龙门架的位置以及抬升高度；所述的评价方法包括以下步骤： 1)确定试验比尺所述的试验比尺的确定是根据现场条件以及实验室设备条件进行确定；试验比尺依据弗洛德数相等的重力相似原则确定，几何比尺为nL，波高H比尺、波周期T比尺及流速v比尺如下： nH＝nL nT＝nL0.5 nv＝nL0.5 2)吊装新型室内实验装置采用龙门吊抬升装置(6)将新型室内试验装置吊装到大型断面波流水槽的指定位置； 3)定床试验波高率定为了得到稳定准确的波流条件，正式实验开始前需搭建好定床试验模型；将假坡(2)、模型箱(1)布置在断面波流水槽中指定位置，然后将按照箱体(7)尺寸切割好的刚性板固定在箱体(7)的斜面上，使其成为一个封闭的刚性体，即可得到定床试验模型；然后对试验所需的波流条件进行率定调试；率定调试完成后将上部刚性板拆掉，为后续填筑结构性软粘土做准备； 4)结构性软粘土的制备向海洋软土中掺入硅酸盐525水泥并加水至土体2倍液限，然后在真空条件下搅拌均匀获得；其中，硅酸盐525水泥的加入量为软土颗粒质量的2％； 5)传感器的标定与布置对试验所用到的传感器进行标定及布置安装； 6)结构性软粘土填筑与养护将结构性软粘土填筑至该箱体(7)中，填筑完成后向断面波流水槽中注水至完全淹没结构性软粘土，使其在水下自重固结2天； 7)养护完成后开始试验打开数据采集以及摄像设备，测试结构性软粘土强度，通过龙门架抬升装置调整斜坡角度，施加不同水深、波高、周期的波浪荷载或进行坡脚开挖、快速沉积工况的试验。 2.根据权利要求1所述的一种基于室内试验的海底滑坡评价方法，其特征在于，在新型室内试验装置中，所述的位于箱体(7)前端的闸板(10)可拆卸；在向箱体(7)中堆填土体时，前端的闸板(10)处于锁死状态，当土体固结完成进行试验时，前端的闸板(10)被提起，防止阻碍斜坡滑动；所述的底座(8)采用井字结构，使箱体(7)的稳定性更高。 3.根据权利要求1所述的一种基于室内试验的海底滑坡评价方法，其特征在于，所述的侧板(11)采用透明有机玻璃制作，可以清晰的观察到滑坡的破坏过程。 4.根据权利要求1所述的一种基于室内试验的海底滑坡评价方法，其特征在于，所述的底板(12)采用不锈钢制作且均匀分布有排水孔，可以满足箱体(7)内的土体完成排水固结。 5.根据权利要求1所述的一种基于室内试验的海底滑坡评价方法，其特征在于，所述的水平段(14)和水平段(15)均与箱体(7)相接，二者的高度分别与箱体(7)的前端和后端保持一致。 6.根据权利要求1所述的一种基于室内试验的海底滑坡评价方法，其特征在于，所述的梯形段(17)下边缘斜边的倾斜角度与箱体被抬升的角度相同。 7.根据权利要求1所述的一种基于室内试验的海底滑坡评价方法，其特征在于，所述的传感器固定装置(20)由扁钢条和空心圆管垂直焊接组成，所述的传感器固定于空心圆管上。 8.根据权利要求1所述的一种基于室内试验的海底滑坡评价方法，其特征在于，所述的传感器保护装置(21)由3层有机玻璃刻制而成，内嵌滤网(22)和透水石(23)；所述的滤网(22)为400目/英寸的ICr18Nig，所述的透水石(23)的厚度为5mm。 9.根据权利要求1所述的一种基于室内试验的海底滑坡评价方法，其特征在于，所述的结构性软粘土的制备具体包括以下步骤：首先，将海洋软土以30-40r/min的转速搅拌均匀，然后测定软土含水率，根据软土含水率确定加入水泥和水的质量；然后加水至软土2倍液限，在真空条件下以30-40r/min的转速搅拌3小时，最后加入硅酸盐525水泥，在真空条件下以30-40r/min的转速搅拌1小时得到结构性软粘土。
所属类别：	发明专利