[发明专利]不同埋深情况下的管土相互作用物理模型试验装置

说明书

一种不同埋深情况下的管土相互作用物理模型试验装置，装置框架包括用于安装管道滑动平台的矩形开口，矩形开口位于装置框架左右两侧，每侧各有上下设置至少三个矩形开口，管道滑动平台包括滑槽、管道支架和套筒，滑槽位于矩形开口上下端，管道支架可滑动地位于滑槽内，套筒内嵌入管道支架所设圆环内，埋地管道的两端分别位于左右套筒内；土体沉陷控制系统包括挡土板和微型液压升降机，挡土板位于装置框架底部，挡土板固定在装置框架底端，微型液压升降机位于挡土板下端，与挡土板下端贴合接触。本发明可模拟在埋地管道不同埋深、不同直径的情况下，测量分析埋地管道受土体沉陷影响时的应变特征和破坏过程，为埋地管道破坏成因提供试验依据。

技术领域

本发明涉及一种管道运输行业中的模拟试验装置，具体的说是一种模拟不同埋深情况下的管土相互作用物理模型试验装置。

背景技术

管土相互作用物理模型试验属于岩土工程模型试验的范畴，其理论起源于20世纪初期建立的结构模型试验，目前已逐渐发展并延伸出了管土相互作用现场模型试验、管土相互作用框架式模型试验、管土相互作用离心模型试验和管土相互作用综合模型试验等诸多研究方向。其中，管土相互作用框架式模型试验是指在通常的重力场内，通过在框架模型槽内采用满足相似判据的相似材料制作模型，在模型满足主要边界条件相似的情况下测量其变形和各力学特性参数。该试验既能直观地观察到滑体在滑动过程中的运动特征，也能定量的获得管道与土体的应力、应变、位移等参数，可从定性和定量的角度阐明管土相互作用的机制。

在管土相互作用框架式模型试验情况下，管土相互作用一般是在外力条件下发生的现象。外力作用的主要方式有：机械震动或爆破形式模拟的地震波；降雨模拟器模拟降雨条件下的渗流作用；人工堆载的方式在物理模型顶端提供土体的重力；

其中，在埋地管道位置的控制和土体沉陷两个方面还存在如下局限或缺陷：

(1)现有位置控制系统无法达到精确控制效果，且结构复杂、成本高、操作繁琐，难以满足快速、精确的管道位置控制的要求。

(2)土体内部应力、应变复杂，溶洞、土体液化、地震等造成土体沉陷过程的模拟难度大。

发明内容

为了克服已有技术无法模拟土体沉陷情况下不同埋深的埋地管道所受影响的不足,本发明提供了一种不同埋深情况下的管土相互作用物理模型试验装置，利用这种装置，可模拟在埋地管道不同埋深、不同直径的情况下，测量分析埋地管道受土体沉陷影响时的应变特征和破坏过程，为埋地管道破坏成因提供试验依据。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种不同埋深情况下的管土相互作用物理模型试验装置，包括装置框架、土体沉陷控制系统、移动装置；所述装置框架包括用于安装管道滑动平台的矩形开口，所述矩形开口位于装置框架左右两侧，每侧各有上下设置至少三个矩形开口，所述管道滑动平台包括滑槽、管道支架和套筒，所述滑槽位于矩形开口上下端，所述管道支架可滑动地位于滑槽内，所述套筒内嵌入管道支架所设圆环内，埋地管道的两端分别位于左右套筒内；

所述土体沉陷控制系统包括挡土板和微型液压升降机，所述挡土板位于装置框架底部，挡土板固定在装置框架底端，所述微型液压升降机位于挡土板下端，与挡土板下端贴合接触，控制挡土板上下移动的速率。

进一步，所述管道支架下端与轴承相切，所述管道支架通过轴承与滑槽连接。

再进一步，所述试验装置还包括位置控制系统，所述位置控制系统包括卡锁，所述管道支架上端设有等距圆孔，所述等距圆孔为控制位置的尺寸孔所述卡锁可插入管道滑动平台上端滑槽中间留置的圆孔中，连接尺寸孔，起到固定管道支架和控制管道位置的作用。

更进一步，所述试验装置还包括移动装置，所述移动装置包括滑轮支撑杆、轮刹和滑轮，固定板上设有四个圆孔，所述支撑杆被螺母固定在装置框架底端四个角端，所述滑轮位于滑轮支撑杆底部，所述轮刹位于支撑杆下端和滑轮的上端。