[發明專利]滑坡作用下大尺度埋地輸氣管道破壞模擬試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201711199220.1
• 申請日: 2017-11-26
• 公開（公告）號: CN107796926B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 劉武;陳超;谷雪琴;郭琴
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01M5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一套滑坡作用下大尺度埋地輸氣管道破壞模擬試驗裝置，用于模擬埋地輸氣管道在滑坡災害作用下的受力、位移及變形情況，同時提供一種大尺度埋地輸氣管道破壞模擬試驗的方法。本發明能用于模擬不同管道內壓/滑坡土性質/管道埋深/環境降雨量條件下的管道滑坡試驗，試驗裝置可監測數據包括管道內壓、管道應變、滑坡土對管道推力、滑坡體深部位移、降雨量大小、地下滑坡土孔隙水壓力及地下滑坡土土壤含水量的參數。發明完成了一套地下輸氣管道滑坡災害模擬試驗裝置、自動降雨裝置和滑坡地下土監測裝置，并通過對相關數據的監測，掌握滑坡體發育情況及管道受力特點，分析滑坡對管道的影響規律，為將來管道滑坡監測參數的選擇、設備選型、監測點的布設提供依據。

技術領域

本發明設計了一種滑坡作用下埋地輸氣管道大尺度破壞模擬試驗裝置，用于模擬不同工況下埋地輸氣管道在滑坡災害作用下的受力及變形情況，屬于輸氣管道滑坡災害防治領域。

背景技術

滑坡是指在一定的自然條件與地質條件下，組成斜坡的部分巖土體在重力等因素的作用下，沿斜坡內部一定的軟弱面發生剪切而產生的整體下滑破壞。滑坡是一個非線性系統，是各種復雜因素相互作用形成的復合體，演變具有周期性，通常是一個累進性變形破壞過程。其作為我國山區常見的地質災害，具有破壞性強、影響范圍廣、難預防等特點。敷設在山區的天然氣管道可能受到滑坡體變形的影響發生彎曲甚至斷裂，造成嚴重的后果。現階段管道及滑坡災害單獨研究較為全面，將二者結合起來進行研究較少，無法對滑坡體發育情況及管道受力特點，以及滑坡對管道的影響規律進行深入了解。

國內外學者研究管道地質災害風險，多使用數值模擬法，借助相關軟件和經驗公式計算管道在承受內部氣壓和外部滑坡土擠壓作用下的應力及變形情況。埋地管道在遭受滑坡災害時情況較為復雜，單純依靠數值模擬較難取得可靠結論，所獲計算結果無法直接運用于實際施工。

我國滑坡災害模擬試驗裝置發展較慢，傳統管道滑坡試驗裝置，只能通過設計簡易試驗裝置來探究滑坡壓力或者滑坡振動對于管道的應變影響，監測參數較少，不能滿足多種不同工況下的模擬試驗要求，無法掌握滑坡各發育階段位移速率、位移變化量和降雨對滑坡位移的影響。現行試驗監測裝置容易受到電磁干擾和應變破壞，可靠性和穩定性有待提高。

發明內容

本發明提供了一套滑坡作用下大尺度埋地輸氣管道破壞模擬試驗裝置及方法，用于模擬埋地輸氣管道在滑坡災害作用下的受力、位移及變形情況。

本發明專利主要解決了以下幾個問題：1.設計了一套自動降雨裝置，可以利用干管和支管流量計監測降雨量的大小，通過改變水源支管的數量和水源增壓的壓力控制試驗系統自動降雨量的輸量。2.設計了試驗系統，包含滑坡區、管道區、自動降雨區、裝置監測區和滑坡土收集區5個分區，全方位模擬了滑坡災害對輸氣管道作用的全過程，并對相關參數進行了監測。3.裝置可以模擬不同管道內壓、滑坡土性質、管道埋深、環境降雨量條件下的管道滑坡試驗，使試驗裝置更符合管道滑坡模擬試驗的需要。4.設計裝置試驗系統的監測區，可監測數據包括管道內壓、管道應變、滑坡土對管道壓力、滑坡體深部位移、降雨量大小、地下滑坡土孔隙水壓力及地下滑坡土土壤含水量的參數。5.監測區中管道應變、滑坡對管道推力和滑坡深部位移量等監測設備均使用光纖光柵傳感技術，該傳感技術運行可靠，耐腐蝕，可以滿足自動監測的要求。6.裝置處理監測區的監測數據，可分析滑坡各發育階段位移速率、位移變化量和降雨對滑坡位移的影響，以及輸氣管道在滑坡作用下的應力、應變和位移情況，為數值模擬的計算結果提供相應參考。

為了進行上述試驗，本發明采用了以下的一種滑坡作用下大尺度埋地輸氣管道破壞模擬試驗裝置，其主要包括：