超小型压力传感器在波浪作用下海床孔隙水压力实验中的应用
发布时间:2019-01-08

波浪作用下沙床中孔隙水压力的大小和分布规律与波浪的特性和沙床土的材料特性是相关的。本实验采用PDA型微型土压力传感器加上透水石改装成的微型孔隙水压力传感器量测在各种具有不同特征参数的波浪作用下,砂质海床中的孔隙水压力的大小和分布规律,用以检验海床对波浪的响应的理论模型。

 

01实验设计

试验中的波浪采用规则波和不规则波。规则波在周期和波高上进行了多种变化,不规则波采用了JONSWAP 谱波,各种波谱的规则波浪又在谱峰周期和平均波高上进行了多种变化。以上各种波浪均考虑了3种水深的变化。沙床模型采用了均质粗沙,各组实验中量测了沙床中不同点处的孔隙水压力时程。
 

该实验传感器是通过PDA型微型土压力传感器(厚度为1mm,直径为6.5 mm,量程为200kPa)加上透水石改装成为微型的孔隙水压力传感器,来测量非饱和土的空隙水压力。

PDA微型压力传感器主要用于结构模型,小型岩土模型的各类压力测试,其独特的结构可用于短期的水下测量。测试精度更高。7.6mm的直径可方便的安装在不同模型的关键部位,用来测量模型在受力情况下的压力状况。
 


 

02实验装置

 

图1 波流水槽示意

 

 
 

图2 传感器布设

 

 

03实验结果

将传感器采集到的实验数据进行整理并绘制曲线。图中给出了部分有代表性的实验结果,包括各种波浪条件下孔隙水压力响应的幅值。图中z为传感器距离泥面线的距离;u 为孔隙水压力;D为水深;H 为波高;T 为波浪周期(对于不规则波则为平均周期或谱峰周期);h 为沙层厚度。

 

图3 规则波波压力历时曲线

图4 泥面下0.03 m 处规则波引起的孔压响应

图5 泥面下0.13 m 处规则波引起的孔压响应

图6 泥面线下0.03 m 处规则波引起的土压响应

 

图7 不同水深时规则波作用下孔压响应理论与实测值对比

图8 不同周期时规则波作用下孔压响应理论与实测值对比

图9 不同波高时规则波作用下孔压响应理论和实测值对比

 

图10 JONSWAP 波压力历时曲线

图11 泥面0.03 m 下JONSWAP 波引起的孔压响应

 

当周期和波高不变时,由波浪引起的孔隙水压力随水深的增加而逐渐减小。同一水深和波高条件下,由波浪引起的孔隙水压力随周期变大而变大;当水深和周期固定时,由波浪引起的孔隙水压力随波高的增加而增加。

 

相关仪器




 

PDA-PB/PDB-PB超小型压力传感器

该系列为超小型压力传感器,传感器部分直径为7.6mm(厚度2 mm)。具有简单的防水结构,防护等级 IP67(相当),可在水中短时间使用。根据其电缆出口的方向分为PDA-PB和PDB-PB两种型号。

 

特点

 超小型,易于使用

 模型实验的理想选择

 可在水下短时间使用

PDA-PB

PDB-PB

 

规格

● 量程

50kPa、100kPa、200kPa、500kPa、1MPa、2MPa、3MPa

● 额定输出

50kPa:约0.5mV/V(1000×10-6应变)

100kPa:约0.75mV/V(1500×10-6应变)

其他:约1mV/V(2000×10-6应变)

● 非线性:1% RO

● 迟滞:1.5% RO(50kpa、100kpa)、1% RO

● 零点温度影响:2% RO/℃(50kpa)、1.5% RO/℃   (100kpa)、1% RO/℃

● 输出温度影响:1% /℃

● 温度补偿范围:- 10 ~+  60℃(不结冰)

● 许用温度范围:- 20 ~+  70℃(不结冰)

● 输入/输出电阻:350 Ω

● 推荐激励电压:2V 以下

● 许用激励电压:5V

● 输入/输出电缆:0.014mm2    4芯交联聚乙烯 1m电缆

● 重量:PDA-PB:约 0.4g  PDB-PB:约 0.7
g

*参考文献:《波浪作用下砂质海床孔隙水压力的响应规律实验研究》.钟佳玉,郑永来,倪寅
 

如您对PDA-PB/PDB-PB超小型压力传感器感兴趣,欢迎垂询其独家代理服务商欧美大地。

服务热线:400-700-9998

邮箱:marketing@epc.com.hk

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