基于振动液化原理的滩浅海孔隙水压力原位观测装置与方法
专利汇可以提供基于振动液化原理的滩浅海孔隙水压力原位观测装置与方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种基于振动 液化 原理的滩浅海孔隙 水 压 力 原位观测装置与方法，包括液化振动装置、孔隙水压力观测系统。其原理在于布放过程中通过液化振动装置使海床土体发生局部液化，液化的海床土体失去强度，孔隙水压力观测系统在自重作用下布放至 指定 深度；其方法包括：孔隙水压力原位观测装置由辅助船载到目标观测点；安装、布防液化振动装置和孔隙水压力观测系统至海床面；通过液化振动装置将孔隙水压力观测系统布放至指定深度，实现对海床孔隙水压力的长期原位观测。孔隙水压力观测系统由一系列的孔隙水压力 传感器 组成，可实现对海床不同深度处孔隙水压力的持续观测。本 发明 布放操作步骤简单， 费用 低廉，适合对滩浅海地区孔压进行原位观测。，下面是基于振动液化原理的滩浅海孔隙水压力原位观测装置与方法专利的具体信息内容。
1.一种基于振动液化原理的滩浅海孔隙水压力原位观测装置，其特征在于所述观测装置包括液化振动装置(Ⅰ)、孔隙水压力观测系统(Ⅱ)；
所述液化振动装置(Ⅰ)包括振动箱(1)和活塞振动系统，振动箱(1)为圆筒形结构，振动箱(1)底部边缘设有防沉降圆盘(4)，防沉降圆盘(4)表面开有一系列排水孔用于释放防沉降圆盘(4)与海床面接触形成的吸力；所述振动箱(1)中间贯穿一根内部中空的护筒(3)，护筒(3)上下两端开口、用于布放过程中保护孔隙水压力观测系统(Ⅱ)；所述的振动箱(1)底部和护筒(3)之间用透水的柔性材料(5)相连，布放过程中海水通过透水的柔性材料(5)进出振动箱(1)，柔性材料(5)用来传递振动箱(1)中产生的振动压力同时防止海床沉积物进入振动箱(1)；
所述的活塞振动系统包括连接杆(2)、偏心圆盘(6)、振动活塞(7)以及电机(8)；所述电机(8)固定在振动箱(1)内部，所述振动活塞(7)套置在所述护筒(3)外部，其中电机(8)为偏心圆盘(6)的旋转提供动力，从而使偏心圆盘(6)通过连接杆(2)带动振动活塞(7)上下振动；所述振动活塞(7)为一刚性圆盘，且直径小于振动箱(1)的内径以便于振动过程中振动箱(1)内水体流动；
振动活塞(7)上下振动拍击振动活塞(7)下部水体，在海床面形成循环往复的正反压力作用，在这种应力循环作用下海床沉积物逐渐液化；
所述液化振动装置(Ⅰ)上端连接布放缆(9)，所述电机(8)供电控制线缆与布放缆(9)固定在一起，布放缆(9)作为持力缆与起吊装置(17)相连完成装置的布放；
所述孔隙水压力观测系统(Ⅱ)包括孔隙水压力观测探杆(10)，孔隙水压力观测探杆(10)内部设有孔隙水压力采集舱(11)、孔隙水压力传感器(12)、顶部设有浮体(13)并连接孔压布放缆(14)。
2.如权利要求1所述的基于振动液化原理的滩浅海孔隙水压力原位观测装置，其特征在于所述孔隙水压力观测系统(Ⅱ)的孔隙水压力观测探杆(10)总长度为160cm，内部设有5个孔隙水压力传感器(12)，各传感器之间相距25cm；采集舱(11)设置在孔隙水压力观测探杆(10)底部，用于提供电量和数据采集；孔隙水压力观测探杆(10)下端设有锥头，浮体(13)与下端锥头形成一个下重上轻的结构，在布放过程中可确保孔隙水压力观测系统(Ⅱ)始终处于竖直姿态。
3.利用权利要求1所述的装置对滩浅海孔隙水压力原位观测的方法，其特征在于依次包括所述装置的布放步骤、所述装置的原位观测步骤与所述装置的回收步骤，其中所述的布放步骤如下：
1)将孔隙水压力采集舱(11)进行采集频率和采集时长的设置，然后装入孔隙水压力观测探杆(10)内部；
将所述装置搭载于辅助船(III)上，所述的辅助船(Ⅲ)上设有用于布放的辅助支架(15)、水上控制系统(16)以及起吊装置(17)，所述辅助支架(15)可以通过调节支架底座，调整辅助支架(15)的水平位置；
2)将辅助船(Ⅲ)开到目标观测点，用起吊装置(17)分别通过布放缆(9)和孔压布放缆(14)将液化振动装置(Ⅰ)和孔隙水压力观测系统(Ⅱ)放到海床表面；
3)将布放缆(9)固定在辅助支架(15)上，调整辅助支架(15)底座，使布放缆(9)处于竖直状态；
4)将孔压布放缆(14)跨过辅助支架(15)的滑轮，使孔压布放缆(14)处于拉紧且不受力状态；
5)将电机(8)供电控制线缆与控制系统(16)相连，通过控制系统(16)设定电机(8)的转动频率，打开控制系统(16)上的电源开关使电机(8)开始工作；
6)待海床沉积物液化后孔隙水压力观测系统(Ⅱ)会自动下沉到海床中，根据孔压布放缆(14)下放长度确定孔隙水压力观测系统(Ⅱ)是否达到布放深度；待达到布放深度后，关闭电源开关使电机(8)停止工作；
7)静置1到2小时后使液化海床固结后，将布放缆(9)连接吊车吊勾，缓慢上提布放缆(9)同时下放孔压布放缆(14)；待液化振动装置(Ⅰ)提升出海面后，将孔压布放缆(14)穿过护筒(3)，将孔压布放缆(14)的另一端与浮球相连后放入海中；或者将孔压布放缆(14)的另一端与浮球相连、并将孔压布放缆(14)的中段与配重相连后放于海水中；从而完成孔隙水压力观测系统(Ⅱ)的布放；并用淡水清洗回收至辅助船(III)的液化振动装置(Ⅰ)；
所述的原位观测步骤是在上述步骤7)完成之后进行以下步骤：
8)孔隙水压力观测系统(Ⅱ)布放完成后开始按照设定的采集频率与采集时长进行孔隙水压力数据采集，实现对布放期间液化海床固结过程中孔隙水压力变化的采集，同时实现对后期水动力作用下海床孔压变化的采集；
所述的回收步骤是在上述步骤8)完成之后进行以下步骤：
9)原位观测周期结束之后，辅助船(Ⅲ)根据浮球位置确定观测目标点位，对海底孔隙水压力观测系统(Ⅱ)进行打捞；
10)将回收后的海底孔隙水压力观测系统(Ⅱ)内的数据采集舱(11)进行数据读取，从而将观测期间海床沉积的孔隙水压力变化进行输出；
11)用淡水清洗海底孔隙水压力观测系统(Ⅱ)，完成海床孔隙水压力原位观测的回收。
4.如权利要求3所述的原位观测方法，其特征在于上述布放过程中，孔压布放缆(14)与孔隙水压力观测系统(Ⅱ)相连并穿过护筒(3)；布放时保持孔压布放缆(14)竖直且不受力，海床振荡液化后孔隙水压力观测系统(Ⅱ)逐渐下沉，通过测量孔压布放缆(14)下放长度来确定是否达到下放深度。
基于振动液化原理的滩浅海孔隙水压力原位观测装置与方法
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