[發明專利]一種埋地管道足尺原位試驗結構及其試驗方法

在審

• 申請號: 202110606730.6
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113138076A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 倪芃芃;陳清樹;劉建強;謝琪武;葉明鴿
• 申請（專利權）人: 中山大學;南方海洋科學與工程廣東省實驗室（珠海）
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;管瑩

1.一種埋地管道足尺原位試驗結構，其特征在于：包括：

基坑，所述基坑內填充有土體；

沉陷坑，所述沉陷坑開設于所述基坑的底面一側；所述沉陷坑的頂面設置有加載板；

垂向加載作動器，所述垂向加載作動器一端安裝于所述沉陷坑的底面上，其另一端連接所述加載板；

密封管道，所述密封管道埋設于所述基坑內；

真空泵，所述真空泵通過真空管與所述密封管道連通。

2.如權利要求1所述的埋地管道足尺原位試驗結構，其特征在于：所述基坑的剖面為梯形結構。

3.如權利要求1所述的埋地管道足尺原位試驗結構，其特征在于：所述沉陷坑的內壁上設置有泡沫塊。

4.如權利要求1所述的埋地管道足尺原位試驗結構，其特征在于：所述垂向加載作動器包括自上而下設置的帶有連接盤的端部球鉸、負荷傳感器、帶有內置式位移傳感器的作動器本體和連接法蘭盤。

5.如權利要求1所述的埋地管道足尺原位試驗結構，其特征在于：所述密封管道的兩端設置有密封法蘭板。

6.如權利要求5所述的埋地管道足尺原位試驗結構，其特征在于：所述密封法蘭板與密封管道的連接處設置有密封圈。

7.如權利要求1所述的埋地管道足尺原位試驗結構，其特征在于：所述土體內埋設有土壓力盒、應變片和分布式光纖，所述應變片和分布式光纖貼設于所述密封管道的外壁上。

8.如權利要求7所述的埋地管道足尺原位試驗結構，其特征在于：還包括數據采集單元，所述數據采集單元與所述垂向加載作動器、土壓力盒、應變片和分布式光纖電連接。

9.如權利要求1所述的埋地管道足尺原位試驗結構，其特征在于：還包括用于監測土體高度的監測單元，所述監測單元包括反射棱鏡和用于捕捉反射棱鏡移動的全站儀，所述反射棱鏡設置于所述土體的頂面上。

10.一種如權利要求1－9任一項所述的埋地管道足尺原位試驗結構的試驗方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、選址挖設試驗基坑和沉陷坑，安裝垂向加載作動器和加載板；

S2、將密封管道與真空泵連通備用；并在密封管道上布設監測元件；

S3、往試驗基坑分層填土、壓實，

S4、回填至密封管道埋設深度時，沿密封管道預埋設位置縱向開挖埋設溝，將密封管道整體吊裝，平緩放進埋設溝內后繼續往基坑內填土，并埋設土壓力盒和在土體頂面設置監測單元；

S5、啟動真空泵，通過調節真空泵上閥門施加規范要求的真空壓力，關閉閥門和真空泵；

S6、通過數據采集單元，讀取試驗前土壓力盒和監測元件的起始讀數，人工/計算機自動記錄監測單元數據；由計算機內嵌程序發出命令，通過控制系統啟動四臺垂向加載作動器，按照位移控制方式，同步協調的逐級下降加載板，實現地層的不均勻錯動；

S7、加載板逐級下降過程中采集土壓力盒、監測元件和監測單元讀數；記錄真空泵上的真空表隨地層位移變化的真空壓力數值；

S8、在每一級加載板下降的間隙，啟動真空泵，往管內施加規范要求的真空壓力，然后關閉真空泵，計算規定時間內真空壓力損失數值和真空壓力平均消散速率，并與規范允許值作比較，從而來判斷管內氣壓滲漏時對應的地層錯動限制位移和揭示不同地層錯動位移下管道結構密封性的退化機制；

S9、當地層錯動位移達到試驗設置的總錯動量時，結束試驗，分層挖開密封管道上部回填土體，觀察并拍攝管道實際變形情況，進一步根據采集數據，分析不同地層錯動量下管道的受力特性與變形響應規律。