波浪作用下沙床中孔隙水壓力的大小和分布規(guī)律與波浪的特性和沙床土的材料特性是相關(guān)的。本實(shí)驗(yàn)采用PDA型微型土壓力傳感器加上透水石改裝成的微型孔隙水壓力傳感器量測在各種具有不同特征參數(shù)的波浪作用下，砂質(zhì)海床中的孔隙水壓力的大小和分布規(guī)律，用以檢驗(yàn)海床對波浪的響應(yīng)的理論模型。
1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)中的波浪采用規(guī)則波和不規(guī)則波。規(guī)則波在周期和波高上進(jìn)行了多種變化，不規(guī)則波采用了JONSWAP 譜波，各種波譜的規(guī)則波浪又在譜峰周期和平均波高上進(jìn)行了多種變化。以上各種波浪均考慮了3種水深的變化。沙床模型采用了均質(zhì)粗沙，各組實(shí)驗(yàn)中量測了沙床中不同點(diǎn)處的孔隙水壓力時(shí)程。
該實(shí)驗(yàn)傳感器是通過PDA型微型土壓力傳感器（厚度為1mm，直徑為6.5 mm，量程為200kPa）加上透水石改裝成為微型的孔隙水壓力傳感器，來測量非飽和土的空隙水壓力。
PDA微型壓力傳感器主要用于結(jié)構(gòu)模型，小型巖土模型的各類壓力測試，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)可用于短期的水下測量。測試精度更高。7.6mm的直徑可方便的安裝在不同模型的關(guān)鍵部位，用來測量模型在受力情況下的壓力狀況。
2、實(shí)驗(yàn)裝置
圖1波流水槽示意
3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果
將傳感器采集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理并繪制曲線。圖中給出了部分有代表性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，包括各種波浪條件下孔隙水壓力響應(yīng)的幅值。圖中z為傳感器距離泥面線的距離；u 為孔隙水壓力；D為水深；H 為波高；T 為波浪周期（對于不規(guī)則波則為平均周期或譜峰周期）；h 為沙層厚度。
圖7 不同水深時(shí)規(guī)則波作用下孔壓響應(yīng)理論與實(shí)測值對比
圖8 不同周期時(shí)規(guī)則波作用下孔壓響應(yīng)理論與實(shí)測值對比
圖9 不同波高時(shí)規(guī)則波作用下孔壓響應(yīng)理論和實(shí)測值對比
當(dāng)周期和波高不變時(shí)，由波浪引起的孔隙水壓力隨水深的增加而逐漸減小。同一水深和波高條件下，由波浪引起的孔隙水壓力隨周期變大而變大；當(dāng)水深和周期固定時(shí)，由波浪引起的孔隙水壓力隨波高的增加而增加。
相關(guān)儀器
PDA-PB／PDB-PB超小型壓力傳感器
該系列為超小型壓力傳感器，傳感器部分直徑為7.6mm（厚度2 mm）。具有簡單的防水結(jié)構(gòu)，防護(hù)等級(jí) IP67(相當(dāng))，可在水中短時(shí)間使用。根據(jù)其電纜出口的方向分為PDA-PB和PDB-PB兩種型號(hào)。
特點(diǎn)
• 超小型，易于使用
• 模型實(shí)驗(yàn)的理想選擇
• 可在水下短時(shí)間使用
PDA-PB
規(guī)格
• 量程
50kPa、100kPa、200kPa、500kPa、1MPa、2MPa、3MPa
• 額定輸出
50kPa：約0.5mV/V（1000×10－6應(yīng)變）
100kPa：約0.75mV/V（1500×10－6應(yīng)變）
其他：約1mV/V（2000×10－6應(yīng)變）
• 非線性：1％ RO
• 遲滯：1.5％ RO（50kpa、100kpa）、1％ RO
• 零點(diǎn)溫度影響：2％ RO/（50kpa）、1.5％ RO/ （100kpa）、1％ RO/
• 輸出溫度影響：1％ /
• 溫度補(bǔ)償范圍：－ 10 ～＋ 60（不結(jié)冰）
• 許用溫度范圍：－ 20 ～＋ 70（不結(jié)冰）
• 輸入/輸出電阻：350 Ω
• 推薦激勵(lì)電壓：2V 以下
• 許用激勵(lì)電壓：5V
• 輸入/輸出電纜：0.014mm2 4芯交聯(lián)聚乙烯 1m電纜
• 重量：PDA-PB：約 0.4g PDB-PB：約 0.7g
*參考文獻(xiàn)：《波浪作用下砂質(zhì)海床孔隙水壓力的響應(yīng)規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究》.鐘佳玉，鄭永來，倪寅
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