一种水下边坡相似模型实验监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于相似模型实验监测领域，特别是一种水下边坡相似模型实验监测装置。
【背景技术】
[0002]目前，我国越来越多的设施建设在水下但河岸、海岸地层长期浸在水下，由于侵蚀影响使设施安全性经常受到严重威胁，如海底边坡滑坡是可能引起油气开发钻井平台的倾复、海底铺设的输油管道破坏断等。在对海底边坡滑坡的机理研究、地质风险评估及灾害预防进行研究时，相似模型实验是一种有效的手段。在进行相似实验时，可以借助各种测试仪器观测模型的应力、应变及其分布规律，位移大小与破坏形态等。例如，通过开展波浪对浅水区海底岩质边坡稳定性影响的模型实验，研究海底岩质边坡在波浪作用下坡面压力的变化规律，研究结构面内孔隙水压力、应力、位移受波浪影响的分布、变化规律，以及结构面两侧边界水流的变化情况。在实验室内开展波浪物理模型实验研究，不仅有利于测算和优化采能装置的效率，缩短优化时间，节约开支，而且保证了实验安全。对于水下模型实验的监测原件多放置在模型内部，其监测原件的布置非常复杂，监测原件布置在水槽壁、水槽底、边坡表面致使监测数据不准确。尤其是监测原件布置在边坡模型表面容易受到边坡的扰动影响，这些问题制约着模型实验的开展。
[0003]传统的水下模型实验，是将用以模拟实际边坡的相似模型材料置于水槽中，而用以监测相关数据的监测元件多布置在模型内部、模型边坡表面、水槽壁、水槽底等处。由于水流的流动情况会受到水槽壁的影响，因此布置在水槽底和水槽壁的监测元件往往无法准确反映工程现场的实际情况;对于布置在边坡模型表面及边坡内部的监测元件，因为容易受到边坡扰动的影响，所以模型外部的水冲击压力、波高、边坡冲刷后的水体浊度等数据监测不准确。尤其是布置在边坡模型表面的监测元件容易受到边坡扰动的影响，甚至导致监测元件脱离监测体。
[0004]此外，监测元件往往在实验前就需要布置好，在实验过程中不便再调节监测元件的位置，这就导致模型监测元件的布置特别复杂，而在实验过程中，也无法根据需要再对监测元件的位置进行调整。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种水下边坡相似模型实验监测装置。该装置采用框架式设计，制作简单，监测原件的布置有很好的灵活性，可实现多位置、多原件同时监测，可调性强，监测数据更准确。
[0006]为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]—种水下边坡相似模型实验监测装置，包括由若干杆件构成的底座，所述底座的宽度方向上设有竖向的支架，所述支架上设有用以布置监测元件的监测杆，所述底座及所述支架的宽度均与模型试验水槽的宽度相匹配。底座由杆件构成，不会对水流形成阻挡，不会影响实验中的水流特性，确保实验的准确性。通过独立的支架来布设监测元件，避免了传统的将监测元件布置在相似模型或水槽上的种种不足，方便灵活，可调性强，监测数据更准确。底座及支架的宽度与水槽的宽度相匹配，通过二者的摩擦力或楔形木块，可以使支架稳固的固定在相似模型上。
[0008]所述支架布置在所述底座的侧边处，便于测量水槽边界部分的相关参数。所述支架的侧边通过卡件与所述水槽的侧壁固定连接，可以进一步确保监测装置的固定。
[0009]所述底座包括水平框架，所述水平框架的下方设有用以固定模型实验装置的若干支脚。
[0010]所述水平框架大致为矩形，垂直于所述支架的两对置的边由若干对应的节段构成，相邻节段之间铰接连接。通过设置若干可以调节相对角度的节段，可以调整底座不同阶段部分的角度，以适应边坡不同部位的不同坡度，使底座可以稳定的布置在边坡的任意位置。
[0011]所述水平框架中相对应的对置的所述阶段之间，设有连接杆，可以进一步增强底座的稳定性。
[0012]所述支脚的底端，设有支撑轮，可以方便监测装置的移动，便于精确调整不同的监测位置。
[0013]所述支脚的长度范围为3?8cm，既可以保证底座的稳定，又可以保证所监测的数据可以反映边坡坡面的真实情况。
[0014]所述监测杆为一根或多根;所述监测杆以可拆卸的方式竖直固定在所述支架上。监测杆和支架之间可以通过螺栓连接，也可以通过卡件固定连接，可以根据需要调整监测杆的位置和数量。
[0015]所述监测杆上标有刻度，便于监测元件的精确布置。
[0016]本发明的有益效果是:
[0017]本发明适用于水下边坡模型实验，监测装置采用框架式设计，制作简单，占用空间少;监测原件在场外布置完毕后安装支架和底座上，既节省了时间又简化了元件的安装过程，也解决了水下安装的困难性;监测杆能够安装多个元件，同时监测杆可以安装在中间或两侧;装置自带支撑轮，底座带有连接铰，能平行移动以及转动，对边坡前方任意位置以及边坡上进行有效的监测;连接计算机系统进行实时绘图，能对实验进行反馈分析。
【附图说明】
[0018]图1为水下模型实验监测装置整体结构示意图
[0019]图2为水下模型实验监测装置正视图
[0020]图3为水下模型实验监测装置第一状态侧视图[0021 ]图4为水下模型实验监测装置第二状态侧视图
[0022]图5为水下模型实验监测装置俯视图
[0023 ]其中:1-监测杆、2-支架、3-螺栓、4-计算机系统、5-连接铰、6_底座、7_支撑轮。
【具体实施方式】
[0024]下面将结合附图对本发明进行详细说明。
[0025]实施例1:
[0026]针对监测原件放置在相似模型内部时原件的埋设复杂、监测原件布置在造波水槽槽壁、槽底、边坡表面致使监测数据不准确，监测元件位置调节困难等问题，尤其是布置在边坡模型表面容易受到边坡扰动影响，甚至导致监测原件脱离监测体。针对边坡模型外部的水冲击压力、波高、边坡冲刷后的水体浊度等数据监测不准确等不足，通过设计一种水下边坡模型相似实验监测装置进行有效的监测。装置采用框架式设计，制作简单，监测原件的布置有很好的灵活性，可实现多位置、多原件同时监测，可调性强，监测数据更准确。
[0027]一种水下边坡模型相似实验监测装置，采用框架式设计，包括监测杆I，支架2，螺栓3，计算机系统4，连接铰5，底座6，支撑轮7。监测原件按设定间距布置于监测杆I上，监测杆I上标有分米刻度，监测杆I通过螺栓3固定在支架2及底座6上；支架2上设有三对螺栓3孔，可同时布置多根监测杆I;监测杆I通过螺栓3横向固定于底座6上;底座6分为三个不同宽度框架，设有三对螺栓孔，下部有支撑轮7，框架之间通过连接铰5连接，沿铰结点可转动一定角度，可使底座6前端框架平行于边坡表面放置;监测原件监测到的数据传输到计算机系统4并绘制动态变化图形。
[0028]实验时首先组建支架2及底座6，并安装支撑轮7，便于装置进行移动。根据实验背景和模拟需要在监测杆I指定刻度处上布置监测原件，布置完毕后将监测杆I通过螺栓3固定在支架2相应位置。同样将浊度监测仪安装在监测杆I上，利用螺栓3固定在底座6上。然后将监测原件连接于计算机系统4上，实时采集数据。在实验水槽内制造人工波浪时，将监测装置固定于水槽内，将布置好监测原件的监测杆I通过螺栓3固定于支架2及底座6上，连接计算机系统4同步采集数据。
[0029]当监测边坡模型表面浊度或动态水压力时，将监测装置向边坡方向移动，同时底座6前端部分绕连接铰5向上旋转，使支撑轮7立于坡面上，并将装置重新固定。底座6通过连接铰5发生转动后爬行到边坡上，固定于指定位置进行监测。
[0030]实施例2:
[0031]水平框架的不同节段之间只要为铰接即可，不限于上述的采用不同宽度的形式。
[0032]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明的部分，为现有技术，在此不进行赘述。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种水下边坡相似模型实验监测装置，其特征在于:包括由若干杆件构成的底座，所述底座的宽度方向上设有竖向的支架，所述支架上设有用以布置监测元件的监测杆，所述底座及所述支架的宽度均与模型试验水槽的宽度相匹配。2.根据权利要求1所述的一种水下边坡相似模型实验监测装置，其特征在于:所述支架布置在所述底座的侧边处，所述支架的侧边通过卡件与所述水槽的侧壁固定连接。3.根据权利要求1所述的一种水下边坡相似模型实验监测装置，其特征在于:所述底座包括水平框架，所述水平框架的下方设有用以固定模型实验装置的若干支脚。4.根据权利要求1-3任一所述的一种水下边坡相似模型实验监测装置，其特征在于:所述水平框架大致为矩形。5.根据权利要求4所述的一种水下边坡相似模型实验监测装置，其特征在于:垂直于所述支架的两对置的边由若干对应的节段构成，相邻节段之间铰接连接。6.根据权利要求5所述的一种水下边坡相似模型实验监测装置，其特征在于:所述水平框架中相对应的对置的所述阶段之间，设有连接杆。7.根据权利要求3所述的一种水下边坡相似模型实验监测装置，其特征在于:所述支脚的底端，设有支撑轮。8.根据权利要求3所述的一种水下边坡相似模型实验监测装置，其特征在于:所述支脚的长度范围为3?8cm。9.根据权利要求8所述的一种水下边坡相似模型实验监测装置，其特征在于:所述监测杆为一根或多根;所述监测杆以可拆卸的方式竖直固定在所述支架上。10.根据权利要求1所述的一种水下边坡相似模型实验监测装置，其特征在于:所述监测杆上标有刻度。
【专利摘要】本发明涉及一种水下边坡相似模型实验监测装置，包括由若干杆件构成的底座，所述底座上设有竖向的支架，所述支架上设有用以布置监测元件的监测杆。本发明适用于水下边坡模型实验，监测装置采用框架式设计，制作简单，占用空间少；监测原件在场外布置完毕后安装支架和底座上，既节省了时间又简化了元件的安装过程，也解决了水下安装的困难性。
【IPC分类】G09B25/06
【公开号】CN105679177
【申请号】CN201610172888
【发明人】李利平, 屠文峰, 许振浩, 孙超群, 林鹏, 黄鑫, 周轮, 何树江
【申请人】山东大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月24日