[发明专利]一种模拟崩塌落石损伤油气管道实验平台及应用方法

说明书

本发明公开了一种模拟崩塌落石损伤油气管道实验平台及应用方法。所述模拟崩塌落石损伤油气管道实验平台，包括承载机构、弹射机构、定位机构、固定机构、数据采集分析机构。本发明承载机构为弹射机构提供操作空间，弹射机构在定位机构和固定机构的协调下准确将落石弹射到下方油气管道表面，数据采集分析机构观测被不同崩塌落石砸中后油气管道的形态变化特征，测量不同大小冲击能量条件下油气管道应力、应变的变化规律，获得油气管道在崩塌落石冲击下损伤破坏的判定条件，为采取合理的油气管道保护措施提供有力依据。

技术领域

本发明涉及油气管道维护技术研究领域，尤其涉及一种模拟崩塌落石损伤油气管道实验平台及应用方法。

背景技术

崩塌灾害是我国最为严重的地质灾害之一，造成了大量的人员伤亡和财产损失。在油气运输方面，崩塌灾害也是危害油气管道的典型地质灾害之一。目前，在崩塌落石对油气管道影响方面的研究已经较为丰富，但考虑崩塌落石的启动机制、运动行为和能量特征的探讨仍然较少。崩塌落石对油气管道损伤的研究方法主要包括理论分析和数值模拟，实验室研究极少。一种模拟崩塌落石损伤油气管道实验平台，通过改变岩石的重量以及弹射机构中弹簧的弹性系数来模拟不同高度崩塌落石对油气管道的损伤，观测应力应变变化及油气管道破坏特征，获得崩塌落石冲击条件下油气管道破坏规律，从而便于现场采取合理的油气管道保护措施。

发明内容

本发明的目的在于提出一种模拟崩塌落石损伤油气管道实验平台及应用方法，通过承载机构、弹射机构、定位机构、固定机构、数据采集分析机构的高效配合，可观测被不同崩塌落石砸中后油气管道的形态变化特征，测量不同大小冲击能量条件下油气管道应力、应变的变化规律，获得油气管道在崩塌落石冲击下损伤破坏的判定条件，为采取合理的油气管道保护措施提供有力依据。

一种模拟崩塌落石损伤油气管道实验平台，包括：

承载机构，包括骨架、锚固平台、锚杆、扶梯和操作平台。所述骨架连接锚固平台、扶梯和操作平台；所述锚固平台是将骨架伸入土体部分用混凝土浇筑并用锚杆进行锚固；所述扶梯与骨架外侧连接且其上部与操作平台齐平；所述操作平台为钢板，右端通过焊接固定于骨架上。

弹射机构，包括圆柱壳体、高强度弹簧、制动装置、遥控器和阀门。所述圆柱壳体安装于操作平台左端；所述高强度弹簧固定于圆柱壳体内部；所述制动装置安装在圆柱壳体底部右侧，可通过遥控器进行远程遥控，进而控制圆柱壳体底部阀门。

定位机构，包括铅锤和激光器。所述铅锤与圆柱壳体外侧固定连接；所述激光器置于圆柱壳体前后两侧轴线上。

固定机构，包括底座、滑槽、滑块、螺栓和螺母。所述滑块设置螺纹孔，通过螺栓和螺母固定于底座上；所述滑块可在底座的滑槽上移动以适应不同外径的油气管道，待滑块夹紧油气管道后用螺栓和螺母进行固定。

数据采集分析机构，包括应变片、压力盒、数据线、数据采集卡、计算机和高速摄像机。所述数据采集卡通过数据线分别与应变片、压力盒相连，用于采集应变值和应力值并通过数据线传入计算机；所述高速摄像机分别安装在骨架顶部与底部，用于记录岩石的运动轨迹以及油气管道宏观变形破坏过程。

优选地，一种模拟崩塌落石损伤油气管道实验平台，通过改变岩石的重量或弹射机构中高强度弹簧的弹性系数模拟不同高度崩塌落石对油气管道的损伤。

优选地，所述锚固平台是长方体，具体尺寸为2m×2m×1.5m(长×宽×高)，其表面四边内侧通过Ф22×260mm锚杆进行锚固连接。

优选地，所述骨架尺寸为1.5m×1.5m×3m(长×宽×高)，由高强度三角铁焊接而成。

优选地，所述操作平台厚度为30mm，表面尺寸为2m×1.5m(长×宽)。

优选地，所述滑块可在底座滑槽上移动以适应不同外径的油气管道，待滑块夹紧油气管道后用螺栓和螺母进行固定。