[发明专利]一种模拟断层下管土相互作用的实验测试方法

说明书

本发明涉及一种模拟断层下管土相互作用的实验测试方法，所采用的平台包括静态试验箱、动态试验箱、正向拉力系统和数据采集系统，在静态试验箱和动态试验箱的侧面开设有通过孔，试验管件依次穿过两个试验箱的通过孔，正向拉力系统包括正向拉力伸缩器和拉力器支撑架，用于对动态试验箱施加与试验管件拉力；静态试验箱和动态试验箱相互靠近的两个侧面所开设的通过孔的孔径尺寸均较大；所述的数据采集系统包括水平位移测量仪、摄像头和轴力监测器。本发明可以实现对埋地管道断层载荷的施加，模拟管道在极限载荷状态下的变形及管土相互作用力。

技术领域

本发明涉及一种模拟断层下管土相互作用的实验测试平台，可以实现埋地管道在发生断 层情况时受力状态及变形形式的分析，模拟埋地管道服役期间受到的严苛环境条件，为埋地 管道运行时的极限承载力进行校核，同时能够对不同断层形式下管道整体的失效模态进行探 索。

背景技术

管道作为油气运输中最快捷、经济、有效的运输方式，其在服役中的结构稳定性及安全 运作方式逐渐受到工程界的广泛关注。根据2015年的新一轮全国油气资源评价结果，我国 油气资源潜力将主要分布在四川盆地、滇东黔西盆地及准噶尔盆地等。越来越多新型长距离 埋地管线将不可避免地穿越我国西部地区的地震断层。该地区活动断层数量多、规模大且活 动能力较强，一旦发生将会对管线造成不可估量的损失。

埋地管道服役期间主要受地震载荷的作用，地震对其产生破坏形式主要有两种：一是永 久性地面位移包括断层错动和滑坡等；二是地震波动效应。相比较来说，永久性地面位移虽 然影响范围较小，但由于地壳岩层破裂后产生较大的相对位移，导致穿越其中的管道发生破 裂或断裂，危害性极大。因此，建造模拟断层下管土相互作用的实验测试平台，可以对埋地 管件施加断层载荷，模拟其变形时的受力状态及类型，同时能够对不同断层下管道整体的失 效模态进行探索。埋地管道在安装前，必须进行管道材料性能和局部稳定性的试验，保证管 件在安装服役期间的结构安全。现今国内外在断层下管土相互作用实验测试平台设计方面存 在的不足之处主要有：

1.国内外管土相互作用测试装置一般只适用于普通的管土相互作用方式研究，无法模 拟发生断层时，管土之间的相对运动及相应的变形情况。

2.功能较为单一，主要测量管件发生运动时，周围土体的受力特点和管件表面的应变。 测试管件一般较短，不能够精确模拟管件整体的位移形式及失效模态。

3.测量较大距离的管土耦合作用时，没有提供管件两端的固定方式及两端轴力施加的测 量方式。

国内已有试验装置(如专利申请号：CN201510752854.X)，模拟埋地管道与周围土体发 生相对位移时的管土相互作用，但只适用于较短管件，无法模拟长跨度管件在断层下的整体 失稳情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以实现对埋地管道断层载荷的施加，模拟管道在极限载荷 状态下的变形及管土相互作用力的实验测试方法，为埋地管道的极限承载能力进行校核，同 时能够对断层作用下的管土相互作用的管道失效模态进行探索。技术方案如下：