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专利号: 2022112016452
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 水利工程;基础;疏浚
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种海洋吸力式基础抗拔承载力预警装置,应用于海洋吸力式基础内部土体中,其特征在于,包括预警组件和安装组件,所述预警组件包括感应件和拉伸件,所述感应件沿纵向方向间隔设有多个,多个所述感应件之间通过所述拉伸件进行串联,所述感应件能够通过监测所述拉伸件的拉力变化,以对多段纵向空间内的土体变化进行感应;

所述安装组件包括钻头和钻杆,所述钻头连接于所述钻杆的下端,所述钻杆为空心钻杆,内壁形成有安装腔,所述感应件和所述拉伸件分别设于所述安装腔,所述钻杆内壁沿长度方向还设有滑槽,所述感应件设置有滚动槽,所述滑槽和所述滚动槽之间设有滚动体,所述钻杆与所述感应件之间能够进行相对滑动,以使所述钻杆能够沿滑槽移动至与所述感应件相脱离。

2.根据权利要求1所述的一种海洋吸力式基础抗拔承载力预警装置,其特征在于,所述感应件自上而下至少设有四个,纵向方向上,最上部的所述感应件靠近所述吸力式基础的顶壁设置,中间两个所述感应件分别靠近所述吸力式基础的底端上下设置,最下部的所述感应件设于所述吸力式基础的下方。

3.根据权利要求1所述的一种海洋吸力式基础抗拔承载力预警装置,其特征在于,所述预警组件还包括支撑件,所述支撑件设于所述感应件的上方,所述支撑件和所述感应件之间能够通过所述拉伸件进行连接。

4.根据权利要求1所述的一种海洋吸力式基础抗拔承载力预警装置,其特征在于,所述感应件包括传感器和设于所述传感器外部的第一固定件,所述传感器和所述第一固定件之间设有第一转动件,所述第一固定件能够绕所述第一转动件转动至压缩状态和展开状态,在所述压缩状态,所述第一固定件围绕于所述传感器外壁,在所述展开状态,所述第一固定件展开于所述传感器外部。

5.根据权利要求4所述的一种海洋吸力式基础抗拔承载力预警装置,其特征在于,所述传感器包括圆柱形壳体和设于壳体内的感应元件,所述壳体外壁设有纵向设置的固定槽,所述第一转动件包括设于所述固定槽的转轴和套设于所述转轴的扭转弹簧,所述第一固定件为围绕所述壳体的环形结构,所述第一固定件一端固定于所述扭转弹簧端部,所述第一固定件另一端形成有所述滚动槽,或者,所述第一固定件另一端和所述壳体外壁共同形成有所述滚动槽;

在所述压缩状态下,所述感应件位于所述钻杆的安装腔内,所述滚动体压接于所述滚动槽,在所述展开状态,所述钻杆与所述感应件相脱离,所述滚动体从所述滚动槽脱落。

6.根据权利要求5所述的一种海洋吸力式基础抗拔承载力预警装置,其特征在于,所述第一固定件包括沿所述壳体直径对称设置的第一伸展翼和第二伸展翼,所述第一伸展翼和第二伸展翼分别包括一对转动方向相反的四分之一弧形翼。

7.根据权利要求4所述的一种海洋吸力式基础抗拔承载力预警装置,其特征在于,所述钻杆包括内钻杆和外钻杆,所述内钻杆形成所述安装腔,所述内钻杆的外径与所述外钻杆的内径相同,所述内钻杆外壁设有外凸部,所述外钻杆内壁设有与所述外凸部相对设置的内凹部,或者,所述内钻杆外壁设有外凹部,所述外钻杆内壁设有与所述外凹部相对设置的内凸部。

8.根据权利要求7所述的一种海洋吸力式基础抗拔承载力预警装置,其特征在于,所述钻头包括自上而下设置的连接部和钻进部,所述连接部上端通过球铰件与所述拉伸件连接,所述连接部能够与所述外钻杆内壁滑动连接,以使所述外钻杆能够移动至与所述连接部相脱离,所述连接部设有与所述第一固定件、第一转动件结构相同的第二固定件和第二转动件,所述钻进部设于所述外钻杆下部,所述钻进部包括由多个三角形翼板连接形成的尖头状结构。

9.一种根据权利要求1‑8任一项所述的海洋吸力式基础抗拔承载力预警装置的使用方法,其特征在于,还包括吸力式基础,使用方法具体如下:所述预警装置的组装,所述感应件与所述拉伸件连接形成预警组件的连接体,将预警组件的连接体安装于所述钻杆;

所述预警装置的沉贯,将预警装置沉贯至目标海洋土体深度,将钻杆依次逐层提起,释放预警组件,其中,所述目标海洋土体深度大于所述吸力式基础的长度;

所述吸力式基础的沉贯,将所述吸力式基础沉贯至预警装置的周围,所述吸力式基础和所述预警组件同心设置;所述预警装置和吸力式基础进入服役阶段后,根据所述感应件的拉力变化,判断所述吸力式基础的周围土体条件,以根据不同情况下的周围土体条件,计算所述吸力式基础相应的抗拔承载力。

10.根据权利要求9所述的海洋吸力式基础抗拔承载力预警装置的使用方法,其特征在于,所述感应件包括自上而下依次设置的第一感应件、第二感应件、第三感应件、第四感应件和第五感应件,所述第一感应件、第二感应件、第三感应件位于所述吸力式基础内部,所述第四感应件和第五感应件位于所述吸力式基础的下方,所述第三感应件和所述第四感应件纵向方向上靠近所述吸力式基础的底端设置;在所述预警装置和吸力式基础的服役阶段:所述第一感应件、第二感应件、第三感应件、第四感应件、第五感应件的拉力数据均不发生改变时,判断所述吸力式基础处于完全排水条件,完全排水条件下,抗拔承载力计算公式为:Vt=Wcaisson+Vfo+Vfi;

其中,Vt为抗拔承载力,Wcaisson为吸力式基础的水下自重,Vfo为基础外侧壁的摩擦力,Vfi为基础内侧壁的摩擦力;

所述第一感应件、第二感应件、第三感应件、第四感应件、第五感应件的拉力数据均发生变化,或者,所述第一感应件和所述第二感应件中的至少一个的拉力数据不发生变化,其余的感应件均发生变化,判断所述吸力式基础处于部分不排水条件,部分不排水条件下,抗拔承载力计算公式为:Vt=Wcaisson+Wsoil+Vfo+Rb;

其中,Vt为抗拔承载力,Wcaisson为吸力式基础的水下自重,Wsoil为破裂面以上基础内土体的自重,Vfo为基础外侧壁的摩擦力,Rb为土体破裂面位置处的张力;

所述第四感应件、第五感应件中的至少一个的拉力数据发生变化,其余的感应件均不发生变化,判断所述吸力式基础处于完全不排水条件,完全不排水条件下,抗拔承载力计算公式为:Vt=Wcaisson+Vfo+Ru;

其中,Vt为抗拔承载力,Wcaisson为吸力式基础的水下自重,Vfo为基础外侧壁的摩擦力,Ru为基础底端的反向承载力。