CN106768847B - 一种波浪作用下海床液化喷沙冒水深度的模拟方法及装置 - Google Patents

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    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M10/00—Hydrodynamic testing; Arrangements in or on ship-testing tanks or water tunnels

Abstract

本发明公开了一种波浪作用下海床液化喷沙冒水深度的模拟方法及装置，包括如下步骤：(1)将采集自海滩的粉细砂用染色剂分别染成不同颜色，并上下依次铺设在透明水槽内，最上层再铺设一层未染色的上述粉细砂；(2)向上述透明水槽内注入海水，直至未染色的粉细砂的上表面；(3)将施力件放置在未染色的粉细砂的上表面的中间位置；(4)将一重锤提起一定高度后，使其自由落体，锤击盖板，如此反复以模拟波浪荷载对海床的作用力，当锤击一定次数时，通过盖板和施力环观测到有喷沙冒水时，停止锤击；(5)将施力件去除，随着喷沙冒水的持续发生，不同颜色的粉细砂逐渐从液化砂层喷出，根据喷出粉细砂的颜色，能够判断出液化的深度。

Description

一种波浪作用下海床液化喷沙冒水深度的模拟方法及装置
技术领域
本发明属于海洋工程地质技术领域，具体涉及一种波浪作用下海床液化喷沙冒水深度的模拟方法及装置。
背景技术
我国近海海域时常遭受强台风和风暴潮的影响，由此引起巨大的波浪，波浪是一种循环荷载，波峰时海床土体受到正压力，波谷时受到负压力，固结程度较低的粘性土或密实度低的砂土容易在波浪循环压力作用下产生液化。土体液化后，产生一系列地质灾害，如喷沙冒水、泥沙悬浮、侵蚀加剧，存在斜坡时，还可产生海底滑坡等，其中“喷沙冒水”是海床液化的重要标志。带有一定压力的孔隙水，沿着海床薄弱的位置携带着细小的泥沙喷出到海床表面，该种现象已在试验中得到了验证。然而“喷沙冒水”的深度，即海床的液化深度，目前一般采用理论方法进行计算，或者在海床内埋设孔隙水压力计监测孔压变化来间接判断液化情况。对于直接实测出液化后“喷沙冒水”深度的装置迄今尚未见到。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种波浪作用下海床液化喷沙冒水深度的模拟方法。
本发明的另一目的在于提供一种波浪作用下海床液化喷沙冒水深度的模拟装置
本发明的技术方案如下：
一种波浪作用下海床液化喷沙冒水深度的模拟方法，包括如下步骤：
(1)将采集自海滩的粉细砂用染色剂分别染成8～10种不同颜色，并上下依次铺设在透明水槽内，最上层再铺设一层未染色的上述粉细砂，每层的厚度相同，且均为7～9cm；
(2)向上述透明水槽内注入海水，直至未染色的粉细砂的上表面；
(3)将施力件放置在未染色的粉细砂的上表面的中间位置，该施力件包括上下固接的一盖板和一接触粉细砂的施力环，该施力环的外周尺寸与盖板的外周尺寸一致；
(4)将一重锤提起一定高度后，使其自由落体，锤击盖板，如此反复以模拟波浪荷载对海床的作用力，当锤击一定次数时，通过盖板和施力环观测到有喷沙冒水时，停止锤击；
(5)将施力件去除，随着喷沙冒水的持续发生，不同颜色的粉细砂逐渐从液化砂层喷出，根据喷出粉细砂的颜色，能够判断出液化的深度。
在本发明的一个优选实施方案中，所述施力环和盖板均由有机玻璃制成。
在本发明的一个优选实施方案中，所述透明水槽由钢化玻璃制成。
在本发明的一个优选实施方案中，所述重锤的底面设有一塑料缓冲层。
一种波浪作用下海床液化喷沙冒水深度的模拟装置，包括：
一透明水槽，其内上下依次铺设有8～10层不同颜色的粉细砂，最上层铺设一层未染色的粉细砂，每层粉细砂的厚度均相同，且均为7～9cm，且其内还注有海水，该海水的液面与未染色的粉细砂的上表面平齐；
一施力件，放置于未染色的粉细砂的上表面的中间位置，包括上下固接的一盖板和一接触粉细砂的施力环，该施力环的外周尺寸与盖板的外周尺寸一致；
和一重锤，用以反复锤击盖板以模拟波浪荷载对海床的作用力。
在本发明的一个优选实施方案中，所述施力环和盖板均由有机玻璃制成。
在本发明的一个优选实施方案中，所述透明水槽由钢化玻璃制成。
在本发明的一个优选实施方案中，所述重锤的底面设有一塑料缓冲层。
本发明的有益效果：
1、本发明的方法能够逼真的模拟喷沙冒水，且能够直观的判断出喷沙冒水的深度
2.本发明的模拟装置具有结构简单、实施方便的优点。
附图说明
图1为本发明的模拟装置的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
如图1所示，一种波浪作用下海床液化喷沙冒水深度的模拟装置，包括一透明水槽1、一施力件2和一重锤3。
透明水槽1，由钢化玻璃制成，其内上下依次铺设有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫、黑和白9层不同颜色的粉细砂11，最上层铺设一层未染色的粉细砂11，每层粉细砂11的厚度均相同，且均为8cm，且其内还注有海水，该海水的液面与未染色的粉细砂11的上表面平齐，具体的，该透明水槽1为长方体状，长×宽×高＝1.0m×0.5m×1.0m；
施力件2，由有机玻璃制成，放置于未染色的粉细砂11的上表面的中间位置，包括通过胶水上下固接的一盖板22和一接触粉细砂11的施力环21，该施力环21的外周尺寸与盖板22的外周尺寸一致，具体的，施力环21与盖板22均呈长方形，外周尺寸为0.5m×0.3m，且施力环21的厚度为0.02m；
重锤3，由钢材制成，顶部设有一手柄31，底面设有一塑料缓冲层(图中未示出)，用以反复锤击盖板22以模拟波浪荷载对海床的作用力。
具体使用方法如下：
(1)将施力件2放置在未染色的粉细砂11的上表面的中间位置；
(2)将一重锤3提起一定高度后，使其自由落体，锤击盖板22，如此反复以模拟波浪荷载对海床的作用力，当锤击一定次数时，通过盖板22和施力环21观测到有喷沙冒水时，停止锤击；
(3)将施力件2去除，随着喷沙冒水的持续发生，不同颜色的粉细砂11逐渐从液化砂层喷出，根据喷出粉细砂的颜色，能够判断出液化的深度，如某次试验中，喷出了蓝、靛、紫、黑和白颜色的粉细砂，则液化深度取蓝色粉细砂的中间位置，即8cm(未染色粉细砂)+8cm(白色粉细砂)+8cm(黑色粉细砂)+8cm(紫色粉细砂)+8cm(靛色粉细砂)+4cm(蓝色粉细砂取一半厚度)＝44cm。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种波浪作用下海床液化喷沙冒水深度的模拟方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将采集自海滩的粉细砂用染色剂分别染成8～10种不同颜色，并上下依次铺设在透明水槽内，最上层再铺设一层未染色的上述粉细砂，每层的厚度相同，且均为7～9cm；
(2)向上述透明水槽内注入海水，直至未染色的粉细砂的上表面；
(3)将施力件放置在未染色的粉细砂的上表面的中间位置，该施力件包括上下固接的一盖板和一接触粉细砂的施力环，该施力环的外周尺寸与盖板的外周尺寸一致；
(4)将一重锤提起一定高度后，使其自由落体，锤击盖板，如此反复以模拟波浪荷载对海床的作用力，当锤击一定次数时，通过盖板和施力环观测到有喷沙冒水时，停止锤击；
(5)将施力件去除，随着喷沙冒水的持续发生，不同颜色的粉细砂逐渐从液化砂层喷出，根据喷出粉细砂的颜色，能够判断出液化的深度。
2.如权利要求1所述的模拟方法，其特征在于：所述施力环和盖板均由有机玻璃制成。
3.如权利要求1所述的模拟方法，其特征在于：所述透明水槽由钢化玻璃制成。
4.如权利要求1所述的模拟方法，其特征在于：所述重锤的底面设有一塑料缓冲层。
5.一种波浪作用下海床液化喷沙冒水深度的模拟装置，其特征在于：包括：
一透明水槽，其内上下依次铺设有8～10层不同颜色的粉细砂，最上层铺设一层未染色的粉细砂，每层粉细砂的厚度均相同，且均为7～9cm，且其内还注有海水，该海水的液面与未染色的粉细砂的上表面平齐；
一施力件，放置于未染色的粉细砂的上表面的中间位置，包括上下固接的一盖板和一接触粉细砂的施力环，该施力环的外周尺寸与盖板的外周尺寸一致；
和一重锤，用以反复锤击盖板以模拟波浪荷载对海床的作用力。
6.如权利要求5所述的模拟装置，其特征在于：所述施力环和盖板均由有机玻璃制成。
7.如权利要求5所述的模拟装置，其特征在于：所述透明水槽由钢化玻璃制成。
8.如权利要求5所述的模拟装置，其特征在于：所述重锤的底面设有一塑料缓冲层。
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