CN101650295A - 人工鱼礁最大静摩擦系数的测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种人工鱼礁最大静摩擦系数的测量装置及其测量方法，涉及测量技术领域；所要解决的是测量人工鱼礁最大静摩擦系数的技术问题；该测量装置包括一平面板材，用于承载人工鱼礁礁体的测量模型，平面板材的固定端设角度测量仪，平面板材能绕角度测量仪的测量中心转动，平面板材的上表面设有泥沙颗粒层，泥沙颗粒层上放置待测人工鱼礁礁体的等比例缩小模型，平面板材的转动端的下部由压动千斤顶支撑。本发明具有能提高人工鱼礁技术参数测量的准确性，缩短人工鱼礁制作的生产周期，降低人工鱼礁的生产成本的特点。

Description

人工鱼礁最大静摩擦系数的测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及测量技术，特别是涉及一种人工鱼礁礁体与海底面最大静摩擦系数的测量装置及测量方法的技术。

背景技术

人工鱼礁是投放在海中，用于改善海域生态环境、增殖渔业资源的人工构造物。迄今为止，人工鱼礁的研究和建设在我国已有近30年的历史，对近海生态环境修复和渔业资源增殖发挥了较好效果。但是，目前我国人工鱼礁建设大多停留在模仿国外经验或直接应用国外研究成果的水平，尚缺乏关键技术的有效支撑，如对应于海域生态环境特点的礁体抗滑移、抗倾覆、抗沉陷和抗掩埋等稳定性技术，因而往往出现人工鱼礁礁体形状、结构和材料的选择不适宜我国海域特点，造成在礁体投放过程中发生倾倒、碰撞、漂移等工程事故既造成不必要的经济损失，且又不能充分产生应有的效果。这种现状的持续存在对我国正在进行的人工鱼礁建设事业十分不利。因此，为使人工鱼礁发挥最大效能达到预期设计目的，对礁体进行稳定性校核尤为重要。

人工鱼礁建设是一项投资较大的工程项目，少则几百万多则几千万甚至上亿元，所以在建设前对于涉及项目建设实施的安全性和可靠性的关键技术环节进行科学的研究是十分必要的。而人工鱼礁是否具有良好稳定性是关系到礁体投放后其功能和效果能否得到发挥的关键技术指标。因而，在人工鱼礁投放前首先要结合海区的底质沉积物和海况条件对其稳定性性能评价，以确保所实用的礁体类型适合海域实际状况。

人工鱼礁投放在海底后，受到波、流等作用力的影响，会出现滑移及倾覆等丧失稳定性的现象。而判断鱼礁是否产生滑移，主要是依据鱼礁与海底沉积物之间在海流作用下是否出现滑动。因而，掌握不同礁体类型与不同底质沉积物的摩擦系数是非常关键的技术参数。因此，在对礁体进行抗滑移及抗倾覆分析时，通常是利用礁体与海底的最大静摩擦系数作为最基本也是最重要的参数，对鱼礁稳定性进行分析和判断。

人工鱼礁投放到海中之后其发生滑移、倾覆、掩埋往往是在水流和波浪长期作用下产生的。若采取海底实测的方法，需要预先将设计好的人工鱼礁进行浇筑，并投放到相应海区，然后进行海底观测，受到生产成本及生产周期的制约，费时费力。而且由于海底情况复杂以及人工鱼礁礁体重量较大，导致海底实测方法的可行性较差。而以往投放前经过相应的稳定性校核由于没有相关实测数据支撑，海底最大静摩擦系数的选取大多采用经验数值仅凭借经验公式进行简单计算来判断，因而给稳定性校核计算带来很大误差，很难预测出鱼礁的稳定性性能，如果人工鱼礁的稳定性不能保证，那么人工鱼礁的功能发挥就会受到严重影响，同时也给人工鱼礁建设会带来很大损失。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能提高人工鱼礁技术参数测量的准确性，缩短人工鱼礁制作的生产周期，降低人工鱼礁的生产成本的人工鱼礁最大静摩擦系数的测量装置及其方法

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种人工鱼礁最大静摩擦系数的测量装置，其特征在于，测量装置包括一平面板材，用于承载人工鱼礁礁体的测量模型，平面板材的固定(低)端设角度测量仪，平面板材能绕角度测量仪的测量中心转动，平面板材的上表面设有泥沙颗粒层，泥沙颗粒层上放置待测人工鱼礁礁体的等比例缩小模型，平面板材的转动(高)端的下部由压动千斤顶支撑。

进一步的，所述千斤顶顶部设有半球帽，用于与平面板材的下部的平稳接触。

一种本发明所述的人工鱼礁最大静摩擦系数的测量装置的测量方法，其特征在于，其步骤包括：

1)将待测人工鱼礁礁体的等比例缩小模型轻放在平面板材的泥沙颗粒层表面；2)压动千斤顶，使平面板材的转动(高)端上升，改变平面板材的倾斜角度，待观测到礁体模型有滑动倾向时，停止压动千斤顶，并通过斜面两侧的倾角测量仪分别读出此时斜面角度θ的数值；3)多次重复步骤1)、2)的操作，求得倾斜角度θ的平均值θ；4)根据最大静摩擦系数μ与倾斜角度的平均值θ之间的公式，μ＝tanθ，即可以求得该类型礁体在该海域与底质间的最大静摩擦系数。

进一步的，在步骤2)中通过在千斤顶顶部加装半球帽，使斜面底部与千斤顶保持点接触，保证斜面角度上升平稳不发生突变。

利用本发明提供的人工鱼礁最大静摩擦系数的测量装置及其测量方法，由于采用模拟装置在陆地上方便快捷的测定出人工鱼礁实际建设海域底泥对不同类型鱼礁的摩擦系数，因而在鱼礁建设规划阶段可以作为礁体设计和选择及礁区规划的依据，为人工鱼礁建设中稳定性性能的校核提供可靠的技术参数，提高了测量的准确性，缩短了人工鱼礁制作的生产周期，降低了人工鱼礁的生产成本，确保了人工鱼礁建设的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例的测试装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

由图1所示，本发明实施例所提供的一种人工鱼礁最大静摩擦系数的测量装置，其特征在于，测量装置包括一平面板材2，用于承载人工鱼礁礁体4，平面板材2的固定(低)端设角度测量仪1，平面板材2能绕角度测量仪1的测量中心转动，平面板材2的上表面设有泥沙颗粒层3，泥沙颗粒层3上放置待测人工鱼礁礁体的等比例缩小模型4，平面板材2的转动(高)端的下部由压动千斤顶6支撑，千斤顶顶部设有半球帽5，用于与平面板材2的下部的平稳接触。

平面板材2的泥沙颗粒层3的制备：将实地调查采样得到的海底泥沙颗粒样品平铺于玻璃皿中在电热恒温鼓风干燥箱内烘干成完全干燥或者不同含水率状态。在平面板材2表面均匀涂刷粘结剂，将泥沙颗粒样品用分隔网筛均匀筛至涂刷过粘结剂的平面板材2表面，放置一段时间，等待粘结剂与样品粘结牢固，形成泥沙颗粒层3。

一种本发明实施例所述的人工鱼礁最大静摩擦系数的测量装置的测量方法，其步骤包括：

1)将待测人工鱼礁礁体的等比例缩小模型4轻放在平面板材2的泥沙颗粒层3表面；2)压动千斤顶6，使平面板材2的转动(高)端上升，改变平面板材2的倾斜角度，待观测到礁体模型4有滑动倾向时，停止压动千斤顶6，并通过斜面两侧的倾角测量仪1分别读出此时斜面角度θ的数值；3)多次重复步骤1)、2)的操作，求得倾斜角度θ的平均值θ；4)根据最大静摩擦系数μ与倾斜角度的平均值θ之间的公式，μ＝tanθ，即可以求得该类型礁体在该海域与底质间的最大静摩擦系数。通过在千斤顶顶部加装半球帽5，使斜面底部与千斤顶保持点接触，保证斜面角度上升平稳不发生突变。

本摩擦系数的测量方法依据经典物理学测量最大静摩擦系数时采取的斜面法。最大静摩擦系数μ与斜面水平角度θ之间的关系为，μ＝tanθ。

本装置和方法能在鱼礁建设前方便快捷的测定出人工鱼礁实际建设海域底泥对不同类型鱼礁的摩擦系数，因而在鱼礁建设规划阶段可以作为礁体设计和选择及礁区规划的依据，为人工鱼礁建设中稳定性性能的校核提供可靠的技术参数，确保了人工鱼礁建设的安全性。

Claims (4)

1、一种人工鱼礁最大静摩擦系数的测量装置，其特征在于，测量装置包括一平面板材，用于承载人工鱼礁礁体的测量模型，平面板材的固定端设角度测量仪，平面板材能绕角度测量仪的测量中心转动，平面板材的上表面设有泥沙颗粒层，泥沙颗粒层上放置待测人工鱼礁礁体的等比例缩小模型，平面板材的转动端的下部由压动千斤顶支撑。

2、根据权利要求1所述的人工鱼礁最大静摩擦系数的测量装置，其特征在于，所述千斤顶顶部设有半球帽，用于与平面板材的下部的平稳接触。

3、一种权利要求1所述的人工鱼礁最大静摩擦系数的测量装置的测量方法，其特征在于，其步骤包括：

1)将待测人工鱼礁礁体的等比例缩小模型轻放在平面板材的泥沙颗粒层表面；

2)压动千斤顶，使平面板材的转动端上升，改变平面板材的倾斜角度，待观测到礁体模型有滑动倾向时，停止压动千斤顶，并通过斜面两侧的倾角测量仪分别读出此时斜面角度θ的数值；

3)多次重复步骤1)、2)的操作，求得倾斜角度θ的平均值θ；4)根据最大静摩擦系数μ与倾斜角度的平均值θ之间的公式，μ＝tanθ，即能求得该类型礁体在该海域与底质间的最大静摩擦系数。

4、根据权利要求3所述的人工鱼礁最大静摩擦系数的测量方法，其特征在于，在步骤2)中通过在千斤顶顶部加装半球帽，使斜面底部与千斤顶保持点接触。

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