[發(fā)明專利]一種模擬爆破荷載對(duì)臨近埋地油氣管道影響的試驗(yàn)裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711471195.8
• 申請(qǐng)日: 2017-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN108362583A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘東望;何理;李琳娜;司劍峰;涂圣武;黃雄;陳晨;盧哲;戴炯巒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/313
• 分類號(hào): G01N3/313
• 代理公司: 北京眾達(dá)德權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11570
• 代理人: 劉杰

本發(fā)明屬于爆破和管道工程技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種模擬爆破荷載對(duì)臨近埋地油氣管道影響的試驗(yàn)裝置，包括：炸藥包、管道、黃砂層、巖土層、基坑以及量測(cè)裝置；黃砂層和巖土層疊放在基坑內(nèi)，形成環(huán)境土層結(jié)構(gòu)；管道嵌于環(huán)境土層結(jié)構(gòu)內(nèi)，設(shè)置在黃砂層和巖土層之間；管道兩端所在黃砂層和巖土層區(qū)域設(shè)置工作槽，管道一端密封，另一端作為加壓端；炸藥包布設(shè)于管道所在的垂直平面內(nèi)，且到管道兩端的距離相等；量側(cè)裝置包括：設(shè)置在管道上的應(yīng)變片、振動(dòng)速度傳感器以及數(shù)據(jù)采集儀和計(jì)算機(jī)；應(yīng)變片和振動(dòng)速度傳感器分別通過數(shù)據(jù)采集儀連接計(jì)算機(jī)。本發(fā)明能夠獲得可靠的運(yùn)輸管道振動(dòng)特性和動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及爆破和管道工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種模擬爆破荷載對(duì)臨近埋地油氣管道影響的試驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)

地下管線是城市的生命線，是城市賴以生存與發(fā)展的“神經(jīng)”和“血管”，其中輸油、輸水、輸氣管線等可以說構(gòu)成了維系現(xiàn)代社會(huì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基石。埋地管道埋于城市地下，分布地域廣闊，常常延伸數(shù)十公里，并且被地里的土、砂等介質(zhì)包圍，大量近現(xiàn)代強(qiáng)烈地震的震害實(shí)例分析表明，震動(dòng)是造成其破壞的重要因素。現(xiàn)階段，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，城市地鐵隧道施工、高聳建(構(gòu))筑物拆除、深基坑開挖、廢舊廠房改造等工程都離不開爆破施工方法，然而在爆破荷載作用對(duì)臨近埋地管線影響方面的研究明顯不足。研究手段也尚不完善，多局限于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與數(shù)值模擬，前者不能充分實(shí)現(xiàn)管道和深層巖體的振動(dòng)特性及管道動(dòng)力響應(yīng)監(jiān)測(cè)，后者計(jì)算分析結(jié)果與工程實(shí)際情況仍然存在較大差異。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種模擬爆破荷載對(duì)臨近埋地油氣管道影響的試驗(yàn)裝置及方法，高效監(jiān)測(cè)不同埋地運(yùn)輸管道振動(dòng)特性和動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律，綜合考慮實(shí)際工程中不同裝藥量、爆心距、管道材料參數(shù)和力學(xué)特性、管道輸送介質(zhì)等因素，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工程巖體和管道的振動(dòng)狀態(tài)模擬，為埋地管線的抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種模擬爆破荷載對(duì)臨近埋地油氣管道影響的試驗(yàn)裝置，包括：炸藥包(1)、管道(2)、黃砂層(4)、巖土層(5)、基坑(6)以及量測(cè)裝置；

所述黃砂層(4)和所述巖土層(5)疊放在所述基坑(6)內(nèi)，形成環(huán)境土層結(jié)構(gòu)；

所述管道(2)嵌于所述環(huán)境土層結(jié)構(gòu)內(nèi)，設(shè)置在所述黃砂層(4)和所述巖土層(5)之間；

所述管道(2)兩端所在區(qū)域設(shè)置工作槽(3)，作為管道(2)的操作區(qū)，所述管道(2)一端密封，另一端作為加壓端；

所述炸藥包(1)布設(shè)于所述基坑外，且到所述管道(2)兩端的距離相等；

所述量側(cè)裝置包括：應(yīng)變片(7)、振動(dòng)速度傳感器(8)、數(shù)據(jù)采集儀(9)和計(jì)算機(jī)(10)；

所述管道(2)表面的迎爆側(cè)、背爆側(cè)、上頂面和下底面上，沿軸向均布多個(gè)應(yīng)變片(7)；

所述振動(dòng)速度傳感器(8)布設(shè)于靠近管道(2)的密封端一側(cè)上頂面處，所述的振動(dòng)速度傳感器(8)的X軸方向指向炸藥包(1)；

所述應(yīng)變片(7)和振動(dòng)速度傳感器(8)分別通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集儀(9)連接，所述的數(shù)據(jù)采集儀(9)與計(jì)算機(jī)(10)連接。

進(jìn)一步地，所述環(huán)境土層結(jié)構(gòu)為3個(gè)，疊放在所述基坑(6)內(nèi)；

每個(gè)所述環(huán)境土層內(nèi)均設(shè)置一個(gè)所述管道(2)，且三個(gè)所述管道(2)在豎直方向上共面；

其中，三個(gè)所述管道(2)內(nèi)分別填充空氣、水和煤油。

進(jìn)一步地，所述基坑(6)為長(zhǎng)方體形狀，長(zhǎng)為5-5.5m，寬為1.5-2m，高為3.5-4m；

所述的巖土層(5)與黃砂層(4)的層高0.2-0.3m。

進(jìn)一步地，所述的炸藥包(1)為球形炸藥包，藥包半徑為2～4cm；