[發明專利]凍土區腐蝕管道安全性研究及地基塌陷的模擬試驗裝置

在審

• 申請號: 202210439081.X
• 申請日: 2022-04-22
• 公開（公告）號: CN114894455A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 馬強;余漢龍;劉一鳴;陳卓;銀豪梁;李瑞恒;程宏梁;肖衡林;曾高飛;雷璟劼;繆穎妍;鄭龐坤;吳繼偉;李俊輝;陳俊杰
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01M7/02;G01N33/24
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 楊震

本申請公開了凍土區腐蝕管道安全性研究及地基塌陷的模擬試驗裝置。該模擬試驗裝置包括震動臺、凍融循環箱、模擬降雨裝置、銹蝕管道、溫度控制器、濕度傳感器、位移傳感器、流量傳感器、應變采集儀、第一壓力傳感器和液氮凍結器。本技術方案中，通過將凍融循環箱與震動臺結合，可以較真實模擬凍土地區的凍融狀態下腐蝕管道安全性能和地震影響時受力狀態，同時可以模擬凍土地區受地震影響時可能發生的地基塌陷過程。

技術領域

本申請涉及土工試驗設備的技術領域，尤其涉及凍土區腐蝕管道安全性研究及地基塌陷的模擬試驗裝置。

背景技術

隨著天然氣石油資源的不斷開采，在油氣田的開發、生產、運輸中，輸油管道起著決定性的作用，故而被稱之為“生命線工程”，直埋管道的使用也越來越多。隨著石油的勘探和開發工作不斷地深入，油田逐步進入中后期，輸油量不斷增加，管道不可避免的發生腐蝕破壞。特別是腐蝕管道穿越凍土地區時，土體的凍脹和融沉對管道產生的影響較大。當管道在凍土區發生腐蝕破壞時，管道壁變薄或局部變薄，這樣會使得管道在受外力作用時，抵抗變形的能力大大減弱，如果不能有效評估腐蝕管道的安全性，及時更換或維修，可能會引起管道整體破壞或者造成原油泄漏事故。同時，考慮到我國地震帶主要分布在東北及西北部地區，地震時有發生，如青海玉樹等，地震會對管道造成很大的破壞，因此研究凍土地區地震對腐蝕管道的影響及管道的抗震性能就顯得尤為重要。

對于同時受到凍脹、融沉、地震影響的腐蝕管道，目前的模型試驗裝置還不能兼顧三者共同作用造成的影響，管道腐蝕深度，腐蝕長度等參數對凍土地區埋地管道力學性能以及抗震性能的影響缺乏行之有效的監測手段。

發明內容

有鑒于此，本申請提供凍土區腐蝕管道安全性研究及地基塌陷的模擬試驗裝置，能夠較真實和直觀的模擬地震作用下地基的塌陷。

本申請提供一種凍土區腐蝕管道安全性研究及地基塌陷過程的模擬試驗裝置，其特征在于，包括震動臺、凍融循環箱、模擬降雨裝置、銹蝕管道、溫度傳感器、濕度傳感器、位移傳感器、流量傳感器、應變采集儀、第一壓力傳感器和液氮凍結器；

所述液氮凍結器的液氮輸出端通入所述內箱體的內腔，所述內箱體的底板通過彈簧與震動臺四角連接，內箱體底板穿設有用于控制內箱體砂子流出速度的流量傳感器，所述流量傳感器的下方裝有用以監測砂子重量以量化塌陷速率的第一壓力傳感器；位于所述內箱體的內腔的模擬土體內放置有電阻絲加熱片，內箱體的底部填充有含有分層布置的砂土與染色后彩砂，其上鋪設不透水層，高度不超過內箱體側壁下部開孔高度；

所述銹蝕管道置于不透水層上方，并在其四周置有用于測量由凍脹引起的土壓力變化的所述稱重傳感器，所述應變采集儀用于監測銹蝕管道的管道應變，所述位移傳感器用以監測銹蝕管道由震動引起的位移；所述溫度傳感器用以監測模擬土體的溫度；所述濕度傳感器用以監測模擬土體的濕度；

所述模擬降雨裝置用于對內箱體進行模擬降雨。

可選地，所述內箱體材質為高強度透明帕姆pasmo板。

可選地，所述模擬降雨裝置包括用以儲水的水箱和與所述水箱連通的蓬頭。

可選地于，所述液氮凍結器包括供液管、凍結管和出氣管，所述供液管在凍結管內長度大于出氣管在凍結管內長度，液氮通過供液管進入凍結管后在其內蒸發，帶走凍結管周圍土層中大量熱量，使得模擬土體急速凍結。

可選地，所述控制面板包括依次電連接的溫度控制器、微型計算機和觸摸顯示屏。

可選地，所述流量傳感器連接所述微型計算機。

可選地，所述壓力傳感器連接所述微型計算機。

可選地，所述稱重傳感器為BPMS薄膜。

可選地，所述溫度傳感器與濕度傳感器置于模擬砂土的中部位置。