[实用新型]一种地震力下深水浅层管土动态性能模拟实验系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及用于海洋深水浅部管柱与浅层管土的动态性能模拟实验领 域，更具体的是一种模拟地震力下深水浅层管土动态性能的实验系统。

背景技术

海洋深水钻井浅层管柱与海底软土耦合作用的研究，是目前深水钻井中研 究的重点。目前对于管土耦合作用的研究主要以传统的桩-土相互作用为基础， 以p-y曲线法为主。地震具有巨大的破坏，我国处于世界两大地震带(环太平 洋带和中亚-地中海带)之间是一个多地震国家，尤其是有着丰富石油资源的 渤海湾地区属于地震高发区，而我国南海是我国十大油气战略选区之一，也是 地震频发的区域。地震会对深水采油管柱带来巨大的破坏。

利用实验模拟的方式对地震力下深水浅层管土的性能进行模拟研究，更符 合我国的实际情况，对管柱稳定性影响因素和承载能力的分析具有重要意义。

发明内容

为了实现上述的要求，通过对深水浅层管土工况的研究建立了模拟地震力 下深水浅层管土动态性能的实验系统。

本实用新型采用的技术方案为：

一种地震力下深水浅层管土动态性能模拟实验系统，包括模拟地震力的振 动台、固定在振动台上用于盛土的柔性模型箱、井口和管柱模型、模型土以及 用于测量的加速度传感器和应变片。

优选地，所述振动台，能够模拟地震的振动，具有水平和垂直的三向自由 度，其上固定连接柔性模型箱。

优选地，所述模型箱为振动台实验用柔性模型箱，具有自重低的特点，固 定在振动台上，其内部盛装模型土、井口和管柱模型及测量设备。

优选地，所述管柱模型按原型浅层管柱进行制作，底端焊接在柔性模型箱 的底部。

优选地，所述井口模型为简化的立方体重物，在其一端钻不通的孔，通过 间隙配合安放在管柱模型顶端。

优选地，所述模型土以实际地质资料为准进行模拟，用深海粘土和水进行 配置，分层铺设在模型箱内部，高度需达到管柱模型的顶端，以支撑起井口模 型为准。

优选地，所述应变片均匀布置在管柱模型的外侧。

优选地，所述加速度传感器分别布置在井口，土体以及振动台的表面。

本实用新型所产生的有益效果为：

(1)实现了以实验的方式对地震力下深海浅层管柱与浅层粘土之间动态性 能的模拟。

(2)可以通过测量得到的应力数据分析不同类型或不同分布方式粘土地层 中管柱的受力特征。

附图说明

图1是本实用新型提供的地震力下深水浅层管土动态性能模拟实验系统组成 意图；

图2为该实验系统的柔性模型箱示意图；

图3为该实验系统的振动台示意图；

图4为该实验系统的井口及管柱模型示意图；

图5为该实验系统的应变片布置示意图；

图6为该实验系统的加速度传感器布置示意图；

图中：

1、柔性模型箱；2、井口及管柱模型；3、模型土；4、振动台；51、应变 片；61、加速度传感器

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加 清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述。

本实用新型提供了一种模拟地震力下深水浅层管土动态性能的实验系统， 其整体组成如图1所示，该实验系统包括振动台4、固定在振动台4上的柔性模 型箱1和盛放在柔性模型箱1内的井口及管柱模型2和各层模型土3。

图2为柔性模型箱1，其固定在振动台4之上，其内部盛放着各层模型土 3和井口及管柱模型2，井口及管柱模型2的下端焊接在柔性模型箱1的底部， 各层模型土3分层铺放在柔性模型箱1内。

图3为振动台4，用于提供地震波的模拟，其上固定这柔性模型箱1。

图4为井口及管柱模型2，管柱模型为不锈钢管，井口模型为立方体，在 井口模型的一面上打不通孔，通过间隙配合安装在管柱模型顶端。

图5为应变片51布置示意图，应变片51均匀布置在管柱模型2上。

图6为加速度传感器61布置示意图，加速度传感器61分别布置在井口及 管柱模型2，模型土3和振动台4的表面上。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的 限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其 它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由 此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。