[實用新型]一種測定埋置管道所受浮力的試驗裝置

有效

• 申請號: 201922165540.6
• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN211504952U
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 劉文彬;徐賓賓;諸葛愛軍;侯晉芳;喻志發
• 申請（專利權）人: 中交天津港灣工程研究院有限公司;中交第一航務工程局有限公司;天津港灣工程質量檢測中心有限公司
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N3/06;G01N33/24
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王海濱

本實用新型公開了一種測定埋置管道所受浮力的試驗裝置，包括試驗槽和試驗管道，試驗管道放置于試驗槽中，并在試驗管道下部鋪設拋石基床，在試驗槽中鋪設回填土；在試驗管道外壁上布設有N個壓強傳感器，用以測定試驗管道不同位置受到回填土的力；在拋石基床內預埋拉力傳感器，用于測定試驗管道受到的上浮力；在試驗管道兩側的回填土中布設有M列壓強檢測點，用于測量不同區域不同高度處回填土的壓強，以控制試驗過程土體回填的均勻性。根據試驗停止時試驗管道外壁上的壓強傳感器的數據，計算等效壓力系數，再根據等效壓力系數計算實際工程中管道承受的浮力。

技術領域

本實用新型屬于海底埋置管道監測技術領域，具體涉及一種測定埋置管道所受浮力的試驗裝置。

背景技術

隨著陸地資源的過度開發，人口的急劇膨脹，環境問題的日益惡化，世界沿海各國紛紛將投資的目光轉移到了海洋，加快了對海洋的開發和利用，并且將其對海洋的開發能力作為衡量該國綜合科技能力的重要標準。

隨著我國海洋工程的高速發展，海底管道運輸方式具有運量大、造價低、運輸安全等優點，被廣泛應用于油氣工程、電力工程和給排水工程中。然而，對于淺海的埋置管道時常發生管道上浮的情況，管道上浮引發的較大豎向變形會嚴重威脅管道的使用安全。諸多研究表明，在相同條件下，管道周邊土體提供的上浮承載力是決定埋置管道是否發生豎向變形的關鍵因素，尤其是回填土為軟土時，管道的上浮承載力與管道埋深、土體特性、加載方式等有直接的關系。

目前，國內外對于埋置管道上浮承載力的研究主要基于模型試驗和數值分析，Bransby等利用離心模型試驗研究了不同固結度軟土的上浮承載力，并提出了基于平均固結度的上浮承載力計算方法。Hodder等基于一系列離心模型試驗提出了預測軟土中管道水平和豎向受力特性的加工硬化塑性模型。Newson等通過有限元法討論了管道埋深對軟土破壞模式和上浮承載力的影響。Martin等通過有限元法研究了不排水條件下軟土的上浮承載力，并根據管周軟土的不同破壞模式分別給出了建議的計算方法。對于離心模型試驗，其采用的管道模型通常較小，回填土尺寸往往大于管道尺寸或與管道尺寸相當，其結果受到土塊尺寸以及兩者相對位置的影響，因而有必要進行室內模型試驗測定回填土對管道的浮力大小，依確定管道的豎向在位穩定性。

因此，為了準確預測埋置管道的在位穩定性，為海底管道的工程設計提供有效參數，本專利詳細說明了一種測定埋置管道所受浮力的試驗方法。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種測定埋置管道所受浮力的試驗裝置，主要通過室內模型試驗測定回填土對管道的浮力大小，并根據測定結果分析管道是否具有上浮風險，為實際工程提供數據支持。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種測定埋置管道所受浮力的試驗裝置，包括試驗槽和試驗管道，試驗管道放置于試驗槽中，并在試驗管道下部鋪設與實際工程材質相一致的拋石基床，在試驗槽中鋪設回填土；

在試驗管道外壁上布設有N個壓強傳感器，用以測定試驗管道不同位置受到回填土的力；在拋石基床內預埋拉力傳感器，用于測定試驗管道受到的上浮力，拉力傳感器的底端與試驗槽底面固定，拉力傳感器的頂端與試驗管道的最低端剛性連接；

在試驗管道兩側的回填土中布設有M列壓強檢測點，用于測量不同區域不同高度處回填土的壓強，每列壓強檢測點包括豎直布置的多個壓強檢測點，每個壓強檢測點設置有上、下、左、右四個壓強傳感器，分別用于檢測該壓強檢測點處的上、下、左、右四個方向的壓強大小。

在上述技術方案中，試驗槽寬度為20倍試驗管道直徑，長度為2倍試驗管道長度。

在上述技術方案中，拋石基床寬度大于實驗管道直徑20cm，拋石基床長度與試驗管道一致。

在上述技術方案中，在試驗管道的每個測量斷面的管道外壁上均勻布設16個壓強傳感器。