CN108956105A - 深水锚泊体承载能力模拟试验装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深水锚泊体承载能力模拟试验装置及测试方法，包括试验箱，所述试验箱内设置有海床模拟系统，试验箱外设置有用于向试验箱内施加水压模拟深海水压环境的水压控制系统，所述海床模拟系统内设置有锚体，所述锚体上设置有自下而上穿出试验箱的传力杆，所述试验箱外设置有用于对传力杆施加向上拉力的拉拔装置，试验箱外还设置有经锚体向海床模拟系统内注入水泥砂浆的注浆系统。结构紧凑，可以有效解决无法实现新型深水锚泊体承载力测试的难题，同时测试方法简便。

Description

深水锚泊体承载能力模拟试验装置及测试方法

技术领域

本发明涉及一种深水锚泊体承载能力模拟试验装置及测试方法。

背景技术

在开发海上资源的过程中需要建设大量的海上平台。这些平台在服役期间需要通过锚泊装置将其固定在某个位置。传统锚泊体存在施工过程复杂或者锚泊力小的问题。为此发明人提出了一种新型锚泊体，通过改造后的动力贯入锚将注浆管带入海床深处，注浆后在海床下侧形成巨大的注浆板结体，可提供极大的锚固力。为了研究该新型锚泊体在不同条件下的承载能力，需要在实验室进行承载能力测试研究。然而，目前没有装置能够实现该功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深水锚泊体承载能力模拟试验装置及测试方法，结构紧凑，可以有效解决无法实现新型深水锚泊体承载力测试的难题，测试方法简便。

本发明的技术方案在于：一种深水锚泊体承载能力模拟试验装置，包括试验箱，所述试验箱内设置有海床模拟系统，试验箱外设置有用于向试验箱内施加水压模拟深海水压环境的水压控制系统，所述海床模拟系统内设置有锚体，所述锚体上设置有自下而上穿出试验箱的传力杆，所述试验箱外设置有用于对传力杆施加向上拉力的拉拔装置，试验箱外还设置有经锚体向海床模拟系统内注入水泥砂浆的注浆系统。

进一步地，所述海床模拟系统包括设置于试验箱内由海沙或黏土组成的海床，位于海床上设置有海水。

进一步地，所述锚体呈鱼雷状，并由柱状构件、固定在柱状构件上端的连接构件和固定在柱状构件下端的头部构件组成。

进一步地，所述柱状构件的上端设置有与设置于注浆系统上的注浆管相连接的入浆口，柱状构件内设置有与入浆口相连接的过浆通道，柱状构件的侧壁上还布设有与过浆通道相连接用于注入水泥砂浆注入到海床中形成注浆板结体的出浆口。

进一步地，所述试验箱为矩形体并由钢板制成，所述传力杆为光滑钢制圆杆且下端与锚体固定连接，所述拉拔装置为手摇式锚杆拉拔仪。

一种深水锚泊体承载能力测试方法，包括深水锚泊体承载能力模拟试验装置，步骤如下：

（1）在试验箱中安置海床模拟系统，将注浆管和锚体入浆口相连，通过传力杆将锚体置于海床中某位置；

（2）通过水压控制系统向试验箱内施加水压以模拟深海水压环境；

（3）通过注浆系统注入水泥砂浆，水泥砂浆通过注浆管从锚体的出浆口涌出，挤压或浸入周围海床，注入水泥砂浆的体积达到设计值后，停止注浆，浆液自身固化或者粘结周围砂体板结形成注浆板结体，锚体与注浆板结体结合成一体，形成深水锚泊体；

（4）通过拉拔装置对传力杆施加竖向拉力，读取拉力大小即为深水锚泊体的承载力。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：结构紧凑，可以有效解决无法实现新型深水锚泊体承载力测试的难题，测试方法简便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的锚体的结构示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。

参考图1和图2

一种深水锚泊体承载能力模拟试验装置，包括试验箱1，所述试验箱内设置有海床模拟系统2，试验箱外设置有用于向试验箱内施加水压模拟深海水压环境的水压控制系统3，所述海床模拟系统内设置有锚体4，所述锚体上设置有自下而上穿出试验箱的传力杆5，所述试验箱外设置有用于对传力杆施加向上拉力的拉拔装置6，试验箱外还设置有经锚体向海床模拟系统内注入水泥砂浆的注浆系统7。

本实施例中，所述海床模拟系统包括设置于试验箱内由海沙或黏土等材料组成的海床，位于海床上设置有海水。所述水压控制系统上设置有通入试验箱内的压力管31。

本实施例中，所述锚体呈鱼雷状，并由柱状构件41、固定在柱状构件上端的连接构件42和固定在柱状构件下端的头部构件43组成。

本实施例中，所述柱状构件的上端设置有与设置于注浆系统上的注浆管71相连接的入浆口44，柱状构件内设置有与入浆口相连接的过浆通道45，柱状构件的侧壁上还布设有与过浆通道相连接用于注入水泥砂浆注入到海床中形成注浆板结体8的出浆口46，所述柱状构件的侧壁沿周向间隔设置有侧翼47，以便更好的插入海床中。

本实施例中，所述试验箱为矩形体并由钢板及锚栓制成，所述传力杆为光滑钢制圆杆且下端与锚体固定连接，所述拉拔装置为手摇式锚杆拉拔仪。

一种深水锚泊体承载能力测试方法，包括深水锚泊体承载能力模拟试验装置，步骤如下：

（1）在试验箱中安置海床模拟系统，将注浆管和锚体入浆口相连，通过传力杆将锚体置于海床中某位置；

（2）通过水压控制系统向试验箱内施加水压以模拟深海水压环境；

（3）通过注浆系统注入水泥砂浆，水泥砂浆通过注浆管从锚体的出浆口涌出，挤压或浸入周围海床，注入水泥砂浆的体积达到设计值后，停止注浆，浆液自身固化或者粘结周围砂体板结形成注浆板结体，锚体与注浆板结体结合成一体，形成深水锚泊体；

（4）通过拉拔装置对传力杆施加竖向拉力，读取拉力大小即为深水锚泊体的承载力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的深水锚泊体承载能力模拟试验装置并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种深水锚泊体承载能力模拟试验装置，包括试验箱，其特征在于，所述试验箱内设置有海床模拟系统，试验箱外设置有用于向试验箱内施加水压模拟深海水压环境的水压控制系统，所述海床模拟系统内设置有锚体，所述锚体上设置有自下而上穿出试验箱的传力杆，所述试验箱外设置有用于对传力杆施加向上拉力的拉拔装置，试验箱外还设置有经锚体向海床模拟系统内注入水泥砂浆的注浆系统。

2.根据权利要求1所述的深水锚泊体承载能力模拟试验装置，其特征在于，所述海床模拟系统包括设置于试验箱内由海沙或黏土组成的海床，位于海床上设置有海水。

3.根据权利要求2所述的深水锚泊体承载能力模拟试验装置，其特征在于，所述锚体呈鱼雷状，并由柱状构件、固定在柱状构件上端的连接构件和固定在柱状构件下端的头部构件组成。

4.根据权利要求3所述的深水锚泊体承载能力模拟试验装置，其特征在于，所述柱状构件的上端设置有与设置于注浆系统上的注浆管相连接的入浆口，柱状构件内设置有与入浆口相连接的过浆通道，柱状构件的侧壁上还布设有与过浆通道相连接用于注入水泥砂浆注入到海床中形成注浆板结体的出浆口。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的深水锚泊体承载能力模拟试验装置，其特征在于，所述试验箱为矩形体并由钢板制成，所述传力杆为光滑钢制圆杆且下端与锚体固定连接，所述拉拔装置为手摇式锚杆拉拔仪。

6.一种深水锚泊体承载能力测试方法，包括权利要求4所述深水锚泊体承载能力模拟试验装置，其特征在于，步骤如下：

（1）在试验箱中安置海床模拟系统，将注浆管和锚体入浆口相连，通过传力杆将锚体置于海床中某位置；

（2）通过水压控制系统向试验箱内施加水压以模拟深海水压环境；

（3）通过注浆系统注入水泥砂浆，水泥砂浆通过注浆管从锚体的出浆口涌出，挤压或浸入周围海床，注入水泥砂浆的体积达到设计值后，停止注浆，浆液自身固化或者粘结周围砂体板结形成注浆板结体，锚体与注浆板结体结合成一体，形成深水锚泊体；

（4）通过拉拔装置对传力杆施加竖向拉力，读取拉力大小即为深水锚泊体的承载力。