[实用新型]一种大桩靴自升式平台黏土中分级压载穿刺试验装置

说明书

本实用新型涉及一种大桩靴自升式平台黏土中分级压载穿刺试验装置，其包括试验土池，所述试验土池设置在所述加载和支撑装置下方，所述测量及冲桩系统和桩靴模型都设置在所述加载和支撑装置上；所述加载和支撑装置包括设置在地面上的水平导轨，以及滑动设置在所述水平导轨上的支撑架；所述水平导轨沿所述试验土池两侧的长度方向设置；所述支撑架由支撑柱及支撑横梁构成，相邻两根所述支撑柱之间都设置有所述支撑横梁，且所述支撑横梁位于所述支撑柱顶部。本实用新型采用分级压载的试验方法研究均质软黏土地层上压载速度对于地基承载力的影响以及冲桩对于降低地基承载力的作用，并通过与实际工况对比，验证了该实验系统及方法有效可靠。

技术领域

本实用新型涉及一种海上石油钻井作业中压载穿刺试验装置，特别是关于一种自升式钻井平台在压载过程中的大桩靴自升式平台黏土中分级压载穿刺试验装置。

背景技术

为了获得更大的地基承载力，减少自升式平台在某些软黏土海床区域插桩的入泥深度，提高作业适应性，某些新型自升式平台使用了大桩靴的设计。自升式钻井平台插桩的历史经验显示，穿刺仅发生在遇到上硬下软地层的情况。但是，随着海洋石油钻井作业区域的扩展，自升式钻井平台在某些无明显上硬下软地层的均质黏土海床上进行插桩压载时也会发生穿刺。国外对非连续压载过程进行了一定程度的研究，但相关结论的普遍适用性较差，更难以指导大桩靴的工程实践。而针对大桩靴的穿刺研究，国内外均很少有研究涉及。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种大桩靴自升式平台黏土中分级压载穿刺试验装置，其研究大桩靴在软黏土层中压载过程中的承载力特性与加载速度之间的关系，得出穿刺现象的发生与压载载荷加载的快慢相关，且冲桩操作可降低穿刺现象发生的风险，对于自升式钻井平台在均质黏土层的海底上进行压载操作具有较强的指导意义。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种大桩靴自升式平台黏土中分级压载穿刺试验装置，其特征在于：该装置包括试验土池、加载和支撑装置、测量及冲桩系统和桩靴模型；所述试验土池设置在所述加载和支撑装置下方，所述测量及冲桩系统和桩靴模型都设置在所述加载和支撑装置上；所述加载和支撑装置包括设置在地面上的水平导轨，以及滑动设置在所述水平导轨上的支撑架；所述水平导轨沿所述试验土池两侧的长度方向设置；所述支撑架由支撑柱及支撑横梁构成，相邻两根所述支撑柱之间都设置有所述支撑横梁，且所述支撑横梁位于所述支撑柱顶部。

进一步，所述测量及冲桩系统包括竖直滑动导轨、水箱支架、滚动轴承、水箱、压力传感器、位移传感器、孔压传感器和数据采集设备；每个所述支撑柱上部都设置有所述竖直滑动导轨，位于所述竖直滑动导轨之间滑动设置有所述水箱支架；在所述竖直滑动导轨顶部设置有所述滚动轴承；所述水箱设置在所述水箱支架上，且所述水箱位于所述试验土池上方，通过冲桩管线与所述桩靴模型连接；所述压力传感器、位移传感器和孔压传感器均设置在所述桩靴模型上，将采集到的信号传输至所述数据采集设备。

进一步，所述测量及冲桩系统还包括剪切仪，用于测量所述试验土池内原位土抗剪强度数值。

进一步，所述数据采集设备采用型号为DH5923的动态数据采集仪。

进一步，所述水箱采用四个。

进一步，所述水箱通过加载管道与水泵出口端连接，所述水泵入口端通过加载管道与设置在地面上的储水池连接；位于所述水泵入口端与所述储水池之间的加载管道上设置有流量计，位于所述水泵出口端设置有压力表。

进一步，所述水泵采用利欧XQm型水泵。

进一步，所述桩靴模型包括连接杆以及设置在所述连接杆底部的桩靴；所述连接杆顶部与所述水箱支架底部连接，在所述连接杆上设置有所述位移传感器和压力传感器；位于所述桩靴底部内圈间隔设置有冲桩孔，所述冲桩管线与所述冲桩孔连接，位于所述桩靴底部外圈间隔设置有所述孔压传感器。

进一步，所述孔压传感器为4个，所述冲桩孔设置为6个。