[實(shí)用新型]一種地震力下深水淺層管土動(dòng)態(tài)性能模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520575233.4
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN205246308U
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉玉含;樊洪海;鄧嵩;刁皓玉;任威嚴(yán);劉勁歌;江文龍;彭齊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)(北京)
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及用于海洋深水淺部管柱與淺層管土的動(dòng)態(tài)性能模擬實(shí)驗(yàn)領(lǐng) 域，更具體的是一種模擬地震力下深水淺層管土動(dòng)態(tài)性能的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

海洋深水鉆井淺層管柱與海底軟土耦合作用的研究，是目前深水鉆井中研 究的重點(diǎn)。目前對于管土耦合作用的研究主要以傳統(tǒng)的樁-土相互作用為基礎(chǔ)， 以p-y曲線法為主。地震具有巨大的破壞，我國處于世界兩大地震帶(環(huán)太平 洋帶和中亞-地中海帶)之間是一個(gè)多地震國家，尤其是有著豐富石油資源的 渤海灣地區(qū)屬于地震高發(fā)區(qū)，而我國南海是我國十大油氣戰(zhàn)略選區(qū)之一，也是 地震頻發(fā)的區(qū)域。地震會(huì)對深水采油管柱帶來巨大的破壞。

利用實(shí)驗(yàn)?zāi)M的方式對地震力下深水淺層管土的性能進(jìn)行模擬研究，更符 合我國的實(shí)際情況，對管柱穩(wěn)定性影響因素和承載能力的分析具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了實(shí)現(xiàn)上述的要求，通過對深水淺層管土工況的研究建立了模擬地震力 下深水淺層管土動(dòng)態(tài)性能的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：

一種地震力下深水淺層管土動(dòng)態(tài)性能模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括模擬地震力的振 動(dòng)臺(tái)、固定在振動(dòng)臺(tái)上用于盛土的柔性模型箱、井口和管柱模型、模型土以及 用于測量的加速度傳感器和應(yīng)變片。

優(yōu)選地，所述振動(dòng)臺(tái)，能夠模擬地震的振動(dòng)，具有水平和垂直的三向自由 度，其上固定連接柔性模型箱。

優(yōu)選地，所述模型箱為振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)用柔性模型箱，具有自重低的特點(diǎn)，固 定在振動(dòng)臺(tái)上，其內(nèi)部盛裝模型土、井口和管柱模型及測量設(shè)備。

優(yōu)選地，所述管柱模型按原型淺層管柱進(jìn)行制作，底端焊接在柔性模型箱 的底部。

優(yōu)選地，所述井口模型為簡化的立方體重物，在其一端鉆不通的孔，通過 間隙配合安放在管柱模型頂端。

優(yōu)選地，所述模型土以實(shí)際地質(zhì)資料為準(zhǔn)進(jìn)行模擬，用深海粘土和水進(jìn)行 配置，分層鋪設(shè)在模型箱內(nèi)部，高度需達(dá)到管柱模型的頂端，以支撐起井口模 型為準(zhǔn)。

優(yōu)選地，所述應(yīng)變片均勻布置在管柱模型的外側(cè)。

優(yōu)選地，所述加速度傳感器分別布置在井口，土體以及振動(dòng)臺(tái)的表面。

本實(shí)用新型所產(chǎn)生的有益效果為：

(1)實(shí)現(xiàn)了以實(shí)驗(yàn)的方式對地震力下深海淺層管柱與淺層粘土之間動(dòng)態(tài)性 能的模擬。

(2)可以通過測量得到的應(yīng)力數(shù)據(jù)分析不同類型或不同分布方式粘土地層 中管柱的受力特征。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型提供的地震力下深水淺層管土動(dòng)態(tài)性能模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成 意圖；

圖2為該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的柔性模型箱示意圖；

圖3為該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的振動(dòng)臺(tái)示意圖；

圖4為該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的井口及管柱模型示意圖；

圖5為該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)變片布置示意圖；

圖6為該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的加速度傳感器布置示意圖；

圖中：

1、柔性模型箱；2、井口及管柱模型；3、模型土；4、振動(dòng)臺(tái)；51、應(yīng)變 片；61、加速度傳感器

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案和達(dá)到的技術(shù)效果更加 清楚，下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

本實(shí)用新型提供了一種模擬地震力下深水淺層管土動(dòng)態(tài)性能的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)， 其整體組成如圖1所示，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括振動(dòng)臺(tái)4、固定在振動(dòng)臺(tái)4上的柔性模 型箱1和盛放在柔性模型箱1內(nèi)的井口及管柱模型2和各層模型土3。

圖2為柔性模型箱1，其固定在振動(dòng)臺(tái)4之上，其內(nèi)部盛放著各層模型土 3和井口及管柱模型2，井口及管柱模型2的下端焊接在柔性模型箱1的底部， 各層模型土3分層鋪放在柔性模型箱1內(nèi)。

圖3為振動(dòng)臺(tái)4，用于提供地震波的模擬，其上固定這柔性模型箱1。

圖4為井口及管柱模型2，管柱模型為不銹鋼管，井口模型為立方體，在 井口模型的一面上打不通孔，通過間隙配合安裝在管柱模型頂端。

圖5為應(yīng)變片51布置示意圖，應(yīng)變片51均勻布置在管柱模型2上。

圖6為加速度傳感器61布置示意圖，加速度傳感器61分別布置在井口及 管柱模型2，模型土3和振動(dòng)臺(tái)4的表面上。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的 限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其 它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由 此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。