专利名称：海床土体位移和孔隙水压力监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于海洋工程领域，涉及一种海洋环境参数及海床土体位移和孔隙水 压力的测量装置。
背景技术：
波浪在传播过程中会在海床上产生显著的动压力，动压力又会引起海床中孔隙水 压力和有效应力的改变。随着超孔隙压力的增大及垂直有效应力的减小，部分海床可能会 发生失稳，当超孔隙水压力超过土体的有效应力，土体就会发生液化。一旦发生液化，土颗 粒就有可能像流体一样被底部海流带走，或随着波浪作用产生的质量搬移而迁移。海洋环 境中，海床失稳的现象时有发生。海床失稳一般表现为土体发生位移，其极限形式为剪切 破坏、液化和冲刷。已有的海床土体孔压监测装置只能测量土体在波浪作用下的孔隙水压 力的变化，不能测量波浪作用下土体位移的变化，因此，无法精确揭示波浪对海床土体的影 响。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种海床土体位移和孔隙水压力监测装置，不仅可以 同时监测海洋环境参数，如波高、波向、波周期、水深和海流流速等，而且可以监测不同深度 土体的位移和孔隙水压力的海床土体位移和孔隙水压力监测装置。且克服了已有技术的不 足，使得测得的海洋环境参数可以用于海洋结构物的设计，同时，综合波浪参数和土体位移 及孔隙水压力的关系，可以揭示波浪要素与海床土体响应的关系。为达到上述目的，本实用新型的解决方案是一种海床土体位移和孔隙水压力监测装置，其包括测杆和自动化数据采集装置， 测杆布置于海底，且部分位于海床泥线下；该自动化数据采集装置包括孔隙水压力计、测斜 仪、海流计和波高仪，孔隙水压力计和测斜仪安装于海床泥线下部的测杆上，海流计和波高 仪安装于海床泥线上部的测杆上。所述测杆由套筒分段连接而成。所述测斜仪设置于海床泥线下部的测杆的每段套筒的中间位置。所述孔隙水压力计设置于海床泥线下部的测杆的每段套筒的两端接头处。所述套筒顶端中间位置设有信号电缆孔，自动化数据采集装置的信号电缆从套筒 中间穿过，经信号电缆孔穿出连接至上位机。所述套筒每段长lm。所述套筒之间采用螺纹连接。所述套筒的直径大于孔隙压力计的直径。所述海流计设有三个，分别位于水面、1/2水深位置及海床面位置。所述波高仪位于水面位置，波高仪可随水面上下起伏，且其活动范围不小于海面 的历史最大波高。[0015]本实用新型不仅可以实时测量波高、波向、波周期、水深、流速等环境参数，还可以 监测不同深度处土体位移和孔隙水压力的变化，便于分析波浪要素对海床土体稳定性的影 响。由于采用上述方案，本实用新型不仅可以测量土体在波浪作用下的孔隙水压力的 变化，还可以综合波浪参数和土体位移及孔隙水压力的关系，体现波浪要素和海床土体响 应的关系，从而精确揭示波浪对海床土体的影响。
图1是本实用新型实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明。本实用新型的海床土体位移和孔隙水压力监测装置测得的海洋环境参数可以用 于海洋结构物的设计，同时，综合波浪参数和土体位移及孔隙水压力的关系，可以揭示波浪 要素与海床土体响应的关系。如图1所示，为本实用新型的结构示意图。本实用新型是由测杆7和自动化数据 采集装置组成，测杆7总体上分为海床面(又称为泥线)以上部分和海床面以下的部分；自 动化数据采集装置布置在测杆上，包括孔隙水压力计2、测斜仪3、波高仪5和海流计6，已有 技术仅包含测杆7和孔隙水压力计2。测杆由分段套筒1连接，信号电缆孔8设置于上部 套筒顶端的中间位置，各测量仪表的信号电缆从套筒中间穿过，经信号电缆孔8穿出连接 至上位机；位于泥线4以下的测杆部分，各段套筒的长度可根据土层分布情况及测量精度 要求确定，一般可取为Im ；套筒两端接头设置孔隙水压力计2，套筒中间位置设置测斜仪3， 套筒的直径可根据所选择的孔隙水压力计的尺寸确定，一般套筒直径大于孔隙压力计的尺 寸。位于泥线4以上的测杆部分，设置三个海流计6，分别为上部61、中部62和下部63，即 在水面附近、1/2水深位置及海床面附近三处分别安置三个海流计；在测杆水面位置附近 设置可以随水面上下起伏的波高仪5，活动范围不得小于历史最大波高。本实用新型可以实时测量波高、波向、波周期、水深、流速等环境参数以及不同深 度处土体位移和孔隙水压力，波高、波周期、波向和水深等参数可由波高仪5测得，流速则 由海流计6测得，土体位移由测斜仪3测得，孔隙水压力由孔隙水压力计2测得。获得了这 些参数，就可以分析波浪要素对海床土体稳定性的影响。波高仪、海流计和孔隙水压力计等 仪器可根据测量精度的要求进行选择，其具体的安装位置以方便测得所需要的参数为准。上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实 用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说 明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这 里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，对于本实用新型做出的改进和修改 都应该在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种海床土体位移和孔隙水压力监测装置，其包括测杆和自动化数据采集装置，测 杆布置于海底，且部分位于海床泥线下，其特征在于该自动化数据采集装置包括孔隙水压 力计、测斜仪、海流计和波高仪，孔隙水压力计和测斜仪安装于海床泥线下部的测杆上，海 流计和波高仪安装于海床泥线上部的测杆上。
2.如权利要求1所述的海床土体位移和孔隙水压力监测装置，其特征在于所述测杆 由套筒分段连接而成。
3.如权利要求2所述的海床土体位移和孔隙水压力监测装置，其特征在于所述测斜 仪设置于海床泥线下部的测杆的每段套筒的中间位置。
4.如权利要求2所述的海床土体位移和孔隙水压力监测装置，其特征在于所述孔隙 水压力计设置于海床泥线下部的测杆的每段套筒的两端接头处。
5.如权利要求2所述的海床土体位移和孔隙水压力监测装置，其特征在于所述套筒 顶端中间位置设有信号电缆孔，自动化数据采集装置的信号电缆从套筒中间穿过，经信号 电缆孔穿出连接至上位机。
6.如权利要求2所述的海床土体位移和孔隙水压力监测装置，其特征在于所述套筒 每段长lm。
7.如权利要求2所述的海床土体位移和孔隙水压力监测装置，其特征在于所述套筒 之间采用螺纹连接。
8.如权利要求2所述的海床土体位移和孔隙水压力监测装置，其特征在于所述套筒 的直径大于孔隙压力计的直径。
9.如权利要求2所述的海床土体位移和孔隙水压力监测装置，其特征在于所述海流 计设有三个，分别位于水面、1/2水深位置及海床面位置。
10.如权利要求2所述的海床土体位移和孔隙水压力监测装置，其特征在于所述波高 仪位于水面位置，波高仪随水面上下起伏，且其活动范围不小于海面的历史最大波高。
专利摘要本实用新型公开了一种海床土体位移和孔隙水压力监测装置，其包括测杆和自动化数据采集装置，测杆由套筒分段连接而成，布置于海底，且部分位于海床泥线下；该自动化数据采集装置包括孔隙水压力计、测斜仪、海流计和波高仪，测斜仪设置于海床泥线下部的测杆的每段套筒的中间位置，孔隙水压力计设置于海床泥线下部的测杆的每段套筒的两端接头处。在水面、1/2水深位置及海床面位置分别设置海流计，波高仪位于水面位置，可随水面上下起伏，且其活动范围不小于海面的历史最大波高。本实用新型不仅可以实时测量波高、波向、波周期、水深、流速等环境参数，还可以监测土体位移和孔隙水压力的变化，便于分析波浪要素对海床土体稳定性的影响。
文档编号G01L11/00GK201903348SQ20102061793
公开日2011年7月20日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者张永利, 彭勇波, 李 杰 申请人:同济大学