本发明专利技术公开了一种模拟海上风电桩施工过程中固化土冲刷的试验系统，三个模拟箱并列设置，在每个模拟箱上连接一根进水管道和一根出水管道，进水管道与集水池相连通，出水管道与第一过滤池相连通，第一过滤池与第二过滤池相连通，第二过滤池与集水池相连通；在每个模拟箱内设有冲坑，模拟桩竖直固定在模拟箱的冲坑内，浇筑管的浇注口伸于冲坑的上方。本发明专利技术可以对固化土成型固化过程进行实验模拟，为固化土的海下吹填全过程的目测资料，模拟动水条件下固化土在桩周形成防护结构的机制；模拟各流速作用下固化土的留存量与流失率；模拟长期水流作用下固化土防护层的冲刷深度。流作用下固化土防护层的冲刷深度。流作用下固化土防护层的冲刷深度。
【技术实现步骤摘要】
一种模拟海上风电桩施工过程中固化土冲刷的试验系统
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[0001]本专利技术涉及一种模拟海上风电桩施工过程中固化土冲刷的试验系统。
技术介绍
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[0002]在风电单桩基础沉桩后，桩周海床流速较无桩时提高0.5～1倍，流速的提升打破了海床原先的冲淤平衡：海流在桩柱周围会形成马蹄涡，桩柱后侧形成交替的尾涡涡线，桩侧流线收紧，同时桩体前侧还会形成向下的回流，这些流场的变化使得桩体附近泥沙输移量增加，引发冲刷。随着底流掏蚀作用的发展，冲刷坑逐渐加深，将不断降低海上风机的稳定性，严重的可致风机失稳、倒塌，造成重大损失，故需采取必要的防冲刷措施，在桩周海床面构建有效地保护区域，予以保证桩基稳定。
[0003]高含水率固化土由于粘聚力指标高，抗冲刷能力强，与桩基贴合性好，固化成型后边界可形成缓坡，不易产生冲刷启动，结构整体性好，施工便捷高效等特点，已逐渐被使用至海底的冲刷防护。
[0004]由于高含水率固化土防冲刷技术还是处于起步阶段，很有必要研究其在水环境下的固化机理、动水条件下的自流状态、桩周紊流作用下抗冲刷的机制和成效等，但目前配套研究的试验设备和相对应的高含水率固化土冲刷模拟装置还处于摸索阶段，没有一套完整的冲刷体系和设备用于模拟目前固化土的冲刷过程，所以急需一种固化土冲刷模拟试验装置用于探索高含水率固化土在海流作用下自流固化的过程，揭示其防冲刷机理、方式和效果，量化固化土在浇注及固化过程中的冲刷损失情况。
技术实现思路
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[0005]本专利技术是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种模拟海上风电桩施工过程中固化土冲刷的试验系统。
[0006]本专利技术所采用的技术方案有：
[0007]一种模拟海上风电桩施工过程中固化土冲刷的试验系统，包括模拟箱、进水管道、出水管道、浇筑管、模拟桩、第一过滤池、第二过滤池、集水池、调节阀、流量计、水泵和连接管道，三个模拟箱并列设置，在每个模拟箱上连接一根进水管道和一根出水管道，三根进水管道通过三个水泵与集水池相连通，三根出水管道与第一过滤池相连通，第一过滤池通过连接管道与第二过滤池相连通，第二过滤池通过连接管道与集水池相连通，在每根进水管道上均安装调节阀和流量计；在每个模拟箱内设有冲坑，模拟桩竖直固定在模拟箱的冲坑内，浇筑管的浇注口伸于冲坑的上方。
[0008]进一步地，所述模拟箱内设有PVC板，PVC板上设有向下凹陷的凹槽，P VC板与凹槽通过3D打印成型，所述凹槽形成冲坑，在凹槽的中心位置设有通孔，在PVC板的底面上粘接有连接帽，连接帽上设有螺孔，螺孔与所述通孔同轴且贯通。
[0009]进一步地，所述模拟箱内固有安装座，连接帽与安装座螺纹连接，模拟桩固定于安装座内。
[0010]进一步地，所述安装座包括底座、锁紧螺母、固定套和紧固螺钉，在模拟箱的底面上设有安装孔，底座插接在安装孔内，且底座与安装孔之间设有密封圈，锁紧螺母螺纹连接在底座上并将底座紧固于模拟箱上；所述固定套固定于底座上，连接帽与固定套螺纹连接，模拟桩插接于固定套内，在模拟桩的外壁上以及固定套的内壁上均设有台阶面，在两个所述台阶面之间设有密封圈；紧固螺钉螺纹连接在固定套上，且紧固螺钉穿过固定套并抵触在模拟桩上，在紧固螺钉与固定套之间设有密封圈。
[0011]进一步地，所述模拟箱内设有定位柱，所述定位柱的截面为正方形，在底座上设有与定位柱相适配的矩形定位孔。
[0012]进一步地，所述进水管道宽度与模拟箱宽度一致，进水管道内底面高度与PVC板的外缘高度齐平。
[0013]进一步地，所述第一过滤池内设有间隔布置的且沿着水流方向由高到低布置的第一隔板、第二隔板和第三隔板，三块隔板将第一过滤池的内腔分隔成高度由高至低布置的第一、第二、第三和第四个腔体，第一过滤池上设有进液口和出液口，进液口与第一腔体相连通，出液口与第四腔体相连通，所述第一腔体的顶端设有第一过滤网，所述第一过滤网的截面为矩形柱。
[0014]进一步地，所述第三腔体内设有挂板，在挂板设有固定若干挂杆，在每根挂杆分层固定若干挡板，挡板为倒V形状，每根挂杆上的挡板错开布置。
[0015]进一步地，所述第四腔体内设有第二滤网，第二滤网的截面为倒立的锥形结构。
[0016]进一步地，所述第二过滤池内设有第三过滤棉和第四过滤棉，在第二过滤池上设有进液口与出液口，第二过滤池上进液口的高度低于出液口的高度，第二过滤池上进液口通过连接管道与第一过滤池相连，第二过滤池上出液口通过连接管道与集水池相连。
[0017]本专利技术具有如下有益效果：
[0018]1)本专利技术结构简单，可以实现对海上风电桩施工过程中固化土冲刷过程模拟，过程直观，在数据测量时，可以直接将成型后的固化土取出测量，数据测量更加准确；
[0019]2)本专利技术在将成型后的固化土取出时，固化土是与模拟桩一起取出，整个过程模拟桩与固化土始终不分离，且重新将固化土放入模拟箱时，固化土的位置保持不变，保持实验数据的一致性；
[0020]3)本专利技术中的冲坑是根据多波束测深系统实地扫测并建模后，然后通过3D打印成型，模拟的环境更加贴近实际施工工况，模拟更具有参考性。
[0021]4)本专利技术设置两个过滤池，过滤池可以对试验过程中的水进行净化过滤，使得水可以循环使用，保证试验过程的连续性同时，有可以节约水资源。
[0022]5)本专利技术可以对固化土成型固化过程进行实验模拟，为固化土的海下吹填全过程的目测资料，模拟动水条件下固化土在桩周形成防护结构的机制；模拟各流速作用下固化土的冲刷情况；模拟长期水流作用下固化土防护层的冲刷深度与流失率。
[0023]6)本专利技术通过对固化土浇注、固化及长期冲刷过程的模拟，能够直观、定量评价固化土各阶段下的冲刷深度及流失率，并以此为依据有针对性地调整固化土成分及制备工艺，改善材料性能，减少固化土在各阶段的冲刷流失，对实际施工作业起到指导作用。
附图说明：
[0024]图1为本专利技术结构图。
[0025]图2本专利技术的局部结构图。
[0026]图3和图4为本专利技术中模拟桩在模拟箱内的安装结构图。
[0027]图5为本专利技术中第一过滤池的结构图。
[0028]图6为多波束测深系统实地探摸单桩基础沉桩后受海水冲刷后的建模图。
具体实施方式：
[0029]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0030]如图1至图4，一种模拟海上风电桩施工过程中固化土冲刷的试验系统，包括模拟箱1、进水管道2、出水管道3、浇筑管4、模拟桩5、第一过滤池6、第二过滤池7、集水池8、调节阀91、流量计92、水泵93和连接管道94。
[0031]三个模拟箱1并列设置，在每个模拟箱1上连接一根进水管道2和一根出水管道3，三根进水管道2通过三个水泵93与集水池8相连通，三根出水管道3与第一过滤池6相连通，第一过滤池6通过连接管道94与第二过滤池7相连通，第二过滤池7通过连接管道94与集水池8相连通，在每根进水管道2上均安装调节阀91和流量计92。进水管本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种模拟海上风电桩施工过程中固化土冲刷的试验系统，其特征在于：包括模拟箱(1)、进水管道(2)、出水管道(3)、浇筑管(4)、模拟桩(5)、第一过滤池(6)、第二过滤池(7)、集水池(8)、调节阀(91)、流量计(92)、水泵(93)和连接管道(94)，三个模拟箱(1)并列设置，在每个模拟箱(1)上连接一根进水管道(2)和一根出水管道(3)，三根进水管道(2)通过三个水泵(93)与集水池(8)相连通，三根出水管道(3)与第一过滤池(6)相连通，第一过滤池(6)通过连接管道(94)与第二过滤池(7)相连通，第二过滤池(7)通过连接管道(94)与集水池(8)相连通，在每根进水管道(2)上均安装调节阀(91)和流量计(92)；在每个模拟箱(1)内设有冲坑，模拟桩(5)竖直固定在模拟箱(1)的冲坑内，浇筑管(4)的浇注口伸于冲坑的上方。2.如权利要求1所述的模拟海上风电桩施工过程中固化土冲刷的试验系统，其特征在于：所述模拟箱(1)内设有PVC板(11)，P VC板(11)上设有向下凹陷的凹槽(10)，P VC板与凹槽通过3D打印成型，所述凹槽(10)形成冲坑，在凹槽(10)的中心位置设有通孔，在PVC板(11)的底面上粘接有连接帽(12)，连接帽(12)上设有螺孔，螺孔与所述通孔同轴且贯通。3.如权利要求2所述的模拟海上风电桩施工过程中固化土冲刷的试验系统，其特征在于：所述模拟箱(1)内固有安装座(13)，连接帽(12)与安装座(13)螺纹连接，模拟桩(5)固定于安装座(13)内。4.如权利要求3所述的模拟海上风电桩施工过程中固化土冲刷的试验系统，其特征在于：所述安装座(13)包括底座(131)、锁紧螺母(132)、固定套(133)和紧固螺钉(134)，在模拟箱(1)的底面上设有安装孔，底座(131)插接在安装孔内，且底座(131)与安装孔之间设有密封圈，锁紧螺母(132)螺纹连接在底座(131)上并将底座(131)紧固于模拟箱(1)上；所述固定套(133)固定于底座(131)上，连接帽(12)与固定套(133)螺纹连接，模拟桩(5)插接于固定套(133)内，在模拟桩(5)的外壁上以及固定套(133)的内壁上均设有台阶面，在两个所述台阶面之间设有密封圈...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟天雪，汪潇，石宇，
申请(专利权)人：江苏坤泽科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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