[发明专利]测量冻土与埋地管道相互作用的实验装置及制备方法

说明书

一种测量冻土与埋地管道相互作用的实验装置及制备方法，涉及实验模型技术领域，它包括车型箱体，车型箱体由两块横向钢板、两块侧向钢板和一块底面钢板所围成的开口箱体结构，车型箱体一侧壁穿有前端部管道，前端部管道伸入车型箱体内的一端与中间管道一端通过法兰盘焊接，中间管道另一端通过法兰盘与后端部管道一端焊接，前端部管道、中间管道和后端部管道上贴有应变片，应变片通过导线与静态电阻应变仪连接；车型箱体内铺设土层，土层内安装温度探针，温度探针通过导线与静态电阻应变仪连接。本测量冻土与埋地管道相互作用的实验装置及制备方法通过实验土温度的变化和管道的应变情况，准确的测量出冻土与埋地管道相互作用的关系。

技术领域：

本发明涉及实验模型技术领域，具体涉及测量冻土与埋地管道相互作用的实验装置及制备方法。

背景技术：

石油和天然气运输与国民经济、人民生活息息相关，管道输送具有安全、便捷、经济的特点，埋地管道在石油运输中应用广泛，但在冻土区因土体温度场和冻土层厚度等因素的影响，尤其是季节交替时的冻融循环现象易使管道发生冻胀和融沉等不良现象。目前，对埋地输油管道的研究还建立在现场实验和有限元模拟研究阶段，很难在实验室环境下通过大型实验模拟装置来对土体冻融循环对埋地输油管道的破坏进行观测，无法模拟出不同气象情况下的大型实验。

发明内容：

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，而提供一种测量冻土与埋地管道相互作用的实验装置及制备方法，它通过实验土温度的变化和管道的应变情况，准确的测量出冻土与埋地管道相互作用的关系。

本发明采用的技术方案为：测量冻土与埋地管道相互作用的实验装置及制备方法，包括车型箱体，车型箱体由两块横向钢板、两块侧向钢板和一块底面钢板所围成的开口箱体结构，车型箱体一侧壁穿有前端部管道，前端部管道伸入车型箱体内的一端与中间管道一端通过法兰盘焊接，中间管道另一端通过法兰盘与后端部管道一端焊接，后端部管道另一端穿出车型箱体外，所述的前端部管道、中间管道和后端部管道上贴有应变片，应变片通过导线与静态电阻应变仪连接；车型箱体内铺设土层，土层内安装温度探针，温度探针通过导线与静态电阻应变仪连接。

所述的车型箱体的侧向钢板侧壁上均焊接扶手，所述的车型箱体的底部安装滚动轮。

所述的两块横向钢板和两块侧向钢板外部均粘有苯板，苯板厚度为40～60mm，苯板外围有铁皮保护层，铁皮保护层厚度为0.5～1.5mm。

所述的车型箱体两侧壁均焊接有照准杆；所述的前端部管道、中间管道和后端部管道顶部均焊接有标志杆，标志杆外套有塑料套筒，塑料套筒直径为13～15mm，标志杆和照准杆为钢筋柱，钢筋柱的直径为9～11mm。

所述的前端部管道一端伸出车型箱体外9～11cm，且与外道焊接；所述的后端部管道一端伸出车型箱体外9～11cm，且管道上设有存水释放阀门；所述的车型箱体的底面钢板上设有两个泄水筛孔，两个泄水筛孔位于对角线上，泄水筛孔直径为90～110mm。

所述的横向钢板、侧向钢板和底面钢板的厚度为3～5mm；所述的前端部管道、中间管道和后端部管道的厚度为1.0～2.0mm。

所述的前端部管道、中间管道和后端部管道的管道壁上均贴有四个应变片，四个应变片均等分布在管道的圆周面上。

所述的温度探针个数为若干个，由上至下、由左至右以及右前至后均有布置，由上至下布置时温度探针与温度探针之间的间距逐级增大。

所述的中间管道内安装控温器。

制作方法步骤如下：

1)土样的装配，实验前将实验土样进行筛分，选择适宜的含水率等的实验土，将实验土分为五层填于实验车型箱体(1)中，每层厚度控制在20cm，层层压实，每层土样用木锤敲实，使其达到天然土密度，直至三层土样填充完毕，此时土样高度达到车型箱体(1)高度三分之二管道下边缘处；