基于振动液化原理的滩浅海孔隙水压力原位观测系统

摘要

一种基于振动液化原理的滩浅海孔隙水压力原位观测系统，包括液化振动装置、孔隙水压力观测系统以及用于布放和回收的辅助船。液化振动装置包括振动箱、活塞振动系统、护筒、防沉降圆盘和透水的柔性材料；孔隙水压力观测系统包括孔隙水压力观测探杆内部设有孔隙水压力采集舱、孔隙水压力传感器，顶部设有浮体并连接孔压布放缆；布放时通过辅助船将液化振动装置和孔隙水压力观测系统至海床面，通过液化振动装置使海床土体发生局部液化，完成孔隙水压力观测系统的布放；通过辅助船上的控制系统调节控制液化振动装置的振动频率，可实现不同海床条件下孔隙水压力观测系统的布放。本发明基于振动液化原理完成孔隙水压力观测系统的布放，操作简单，提高了工作效率，降低了科研成本。

主权项

一种基于振动液化原理的滩浅海孔隙水压力原位观测系统，其特征在于所述观测系统包括液化振动装置(Ⅰ)、孔隙水压力观测系统(Ⅱ)以及用于布放和回收的辅助船(Ⅲ)；所述液化振动装置(Ⅰ)包括振动箱(1)和振动箱(1)内部的活塞振动系统，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)的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)；所述辅助船(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。