一种波致海床液化深度实时监测装置

本实用新型涉及海洋工程地质领域，具体涉及一种波致海床液化深度实时监测装置。

背景技术：

极端海况下，波浪引起的巨大波压力作用在海床土体上，波峰时海床土体受到正压力，波谷时受到负压力，固结程度较低的粘性土或密实度低的砂土容易在波浪循环压力作用下产生液化，强度丧失，进而引发其它灾害，如海底滑坡、海堤滑塌、海底管线沉陷等。

海床波致液化是众多灾害的起因，一次强波浪作用期间，海床液化只发生在一定深度以内，即液化存在一个临界深度，超过此临界深度时，土体并不会发生液化。目前，对于海床波致液化深度大都采用理论方法计算得到，也有研究者在海床内埋设孔隙水压力计监测孔压变化来间接判断土体液化情况，专利（申请号200510045361.9）公布了一种利用土力学探头监测海床液化深度，但该装置需要复杂的水下探杆贯入系统，费用较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种波致海床液化深度实时监测装置，该装置可以实时测量海床液化深度。

本实用新型的技术方案在于：一种波致海床液化深度实时监测装置，包括工作平台，所述工作平台的底部设置有至少一根固定杆，所述工作平台的一侧设置有测量组件，所述工作平台的另一侧设置有数据处理组件。

进一步地，所述工作平台的底面设置有多个气囊。

进一步地，所述固定杆为空心钢管，其内外表面均涂有防锈漆，所述固定杆的底端深入海床内部，所述固定杆的顶端高于海面最大波浪的波峰。

进一步地，所述测量组件包括与工作平台转动连接的角度传感器，所述角度传感器的中部设置有绕线凹槽，所述绕线凹槽内设置有连接线，所述连接线的末端设置有测量端。

进一步地，所述测量端包括实心球体，所述实心球体的直径为10-20cm，其顶部设置有与连接线固定连接的拉环，所述实心球体表面涂有防锈漆。

进一步地，所述连接线的材质为高强玻璃纤维，其直径为1-2mm。

进一步地，所述数据处理组件包括设置于工作平台上的蓄电池，所述蓄电池的顶部设置有太阳能面板，所述蓄电池的旁侧设置有数据采集器与数据传输器，所述数据传输器为带有gsm天线的gprs模块。

进一步地，所述角度传感器、数据采集器与数据传输器电性连接。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下优点：本实新结构简单，易于实施，通过设置角度传感器与测量端，能实时测得海床液化深度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中：1-工作平台，2-固定杆，3-气囊，4-角度传感器，5-连接线，6-实心球体，7-拉环，8-蓄电池，9-太阳能面板，10-数据采集器，11-数据传输器，12-海平面，13-海床平面。

具体实施方式

为让本实用新型的上述特征和优点能更浅显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本实用新型并不限于此。

参考图1。

一种波致海床液化深度实时监测装置，包括工作平台，所述工作平台的底部设置有至少一根固定杆，所述工作平台的一侧设置有测量组件，所述工作平台的另一侧设置有数据处理组件，各电子部件均做防水处理。

在本实施例中，所述工作平台的底面设置有多个气囊，以避免固定杆断裂或倾覆时工作平面随固定杆一同下沉，保证数据收集以及设备回收。

在本实施例中，所述固定杆为空心钢管，其内外表面均涂有防锈漆，以避免生锈，所述固定杆的底端深入海床内部，以避免倾覆，保证设备稳定性，所述固定杆的顶端高于海面最大波浪的波峰，以避免波浪对工作平台上各部件造成不良影响。

在本实施例中，所述测量组件包括与工作平台转动连接的角度传感器，所述角度传感器的中部设置有绕线凹槽，所述绕线凹槽内设置有连接线，所述连接线的末端设置有测量端，所述角度传感器上设置有阻尼器，以避免波浪造成连接线晃动导致测量误差，角度传感器每转过1/16圈，角度传感器就会计数一次，即触发一个电压信号，该电压信号由数据处理组件采集。

在本实施例中，所述测量端包括实心球体，所述实心球体的直径为10-20cm，其顶部设置有与连接线固定连接的拉环，所述实心球体表面涂有防锈漆，使用时实心球体埋入海床内，以保证连接线垂直于海床。。

在本实施例中，所述连接线的材质为高强玻璃纤维，其直径为1-2mm。

在本实施例中，为给各电子部件供能，所述数据处理组件包括设置于工作平台上的蓄电池，所述蓄电池的顶部设置有太阳能面板，所述蓄电池的旁侧设置有数据采集器与数据传输器，所述数据采取器为数据采集电路，用以采集角度传感器传来的电压信号，所述数据传输器为带有gsm天线的gprs模块，所述gprs模块适应900mhz或1800mhz网络环境，收集到采集电路的信号后即通过gsm天线将其发送至电脑端。

在本实施例中，所述角度传感器、数据采集器与数据传输器电性连接。

使用方法：

利用船只将上述装置运输到海床液化深度的待测位置，由贯入装置将固定杆贯入到海床足够深度内，以至于波浪和海床液化不会对固定杆产生明显位移。

在固定杆顶部安装工作平台，将蓄电池、角度传感器、数据采集器与数据传输器通过电线连接，一同固定在工作平台上，均位于最大波浪的波峰之上。

将连接线与角度传感器和测量端连接，由潜水人员将测量端放入到海床表面处，并将测量端完全埋入至海床内，测量端拉环向上，旋转角度传感器，使得连接线处于完全拉伸状态。

当强波浪使得海床产生液化时，土体强度丧失，测量端产生下沉，拉动连接线向下移动，进而带动角度传感器旋转，角度传感器旋转产生的电压信号传输给数据采集器，经数据传输器远程传输到电脑端上，通过对接收的信号数量进行分析，根据下式即可计算出测量端的下沉量，进而判断出海床波致液化深度d：，其中，r为角度传感器半径，n为电压信号数量。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

技术特征：

1.一种波致海床液化深度实时监测装置，包括工作平台，其特征在于，所述工作平台的底部设置有至少一根固定杆，所述工作平台的一侧设置有测量组件，所述工作平台的另一侧设置有数据处理组件。

2.根据权利要求1所述的一种波致海床液化深度实时监测装置，其特征在于，所述工作平台的底面设置有多个气囊。

3.根据权利要求1所述的一种波致海床液化深度实时监测装置，其特征在于，所述固定杆为空心钢管，其内外表面均涂有防锈漆，所述固定杆的底端深入海床内部，所述固定杆的顶端高于海面最大波浪的波峰。

4.根据权利要求1所述的一种波致海床液化深度实时监测装置，其特征在于，所述测量组件包括与工作平台转动连接的角度传感器，所述角度传感器的中部设置有绕线凹槽，所述绕线凹槽内设置有连接线，所述连接线的末端设置有测量端。

5.根据权利要求4所述的一种波致海床液化深度实时监测装置，其特征在于，所述测量端包括实心球体，所述实心球体的直径为10-20cm，其顶部设置有与连接线固定连接的拉环，所述实心球体表面涂有防锈漆。

6.根据权利要求4或5所述的一种波致海床液化深度实时监测装置，其特征在于，所述连接线的材质为高强玻璃纤维，其直径为1-2mm。

7.根据权利要求4所述的一种波致海床液化深度实时监测装置，其特征在于，所述数据处理组件包括设置于工作平台上的蓄电池，所述蓄电池的顶部设置有太阳能面板，所述蓄电池的旁侧设置有数据采集器与数据传输器，所述数据传输器为带有gsm天线的gprs模块。

8.根据权利要求7所述的一种波致海床液化深度实时监测装置，其特征在于，所述角度传感器、数据采集器与数据传输器电性连接。

技术总结
一种波致海床液化深度实时监测装置，包括工作平台，所述工作平台的底部设置有至少一根固定杆，所述工作平台的一侧设置有测量组件，所述工作平台的另一侧设置有数据处理组件。本实新结构简单，易于实施，通过设置角度传感器与测量端，能实时测得海床液化深度。

技术研发人员：崔广强
受保护的技术使用者：福建江夏学院
技术研发日：2020.09.30
技术公布日：2021.04.06