[实用新型]一种埋地管道足尺原位试验结构

说明书

本实用新型涉及管道工程技术领域，公开了一种埋地管道足尺原位试验结构，该结构包括基坑、沉陷坑、垂向加载作动器、密封管道和真空泵，所述基坑内填充有土体；所述沉陷坑开设于所述基坑的底面一侧；所述沉陷坑的顶面设置有加载板；所述垂向加载作动器一端安装于所述沉陷坑的底面上，其另一端连接所述加载板；所述密封管道埋设于所述基坑内；所述真空泵通过真空管与所述密封管道连通。本实用新型可考虑管沟尺寸效应、管沟内外土体相对刚度及管内气压对埋地足尺管道受力性能和变形响应的影响，为埋地管道的设计及施工提供关键的技术指标。

技术领域

本实用新型涉及管道工程技术领域，特别是涉及一种埋地管道足尺原位试验结构。

背景技术

地下管线作为“城市的生命线”年久失修、破损频繁，引发了燃气爆炸、城市火灾、路面塌陷等安全事故和地下水渗漏、河道污染等环保问题。为了减小城市地下管线引发的安全事故，需在设计阶段和施工阶段对管道的极限状态设计参数和施工关键技术指标进行准确的选取，而管道极限状态的确定主要取决于地层错动作用下管道位移和内力值的测定，这是因为较大的地面相对位移不可恢复，在小范围内造成的管道损坏率往往较高，而地震波引起管周土体的软化，管道可通过更大的适应性变形来减小地震波的影响。因此，对管道受地层错动作用时的位移和内力响应进行分析是管道的抗震设计必不可少的环节。

在埋地管道工程建设前，往往没有布置监测仪器，导致埋地管道变形和内力现场实测数据的缺失，因此对埋地管道的变形数据的获取主要依靠实验手段。目前，常用的埋地管道试验手段有室内模型箱试验、离心机试验和振动台试验，其中振动台试验聚焦于地震激励作用对管道的影响，但震害实例表明，地层错动是埋地管道失效的最主要原因，且以上手段均无法考虑管沟尺寸和管沟内外回填土参数对管道变形的影响，而在实际工程中管沟的设计对管道安全至关重要；再者，已有试验的方法往往忽略管土耦合作用下管内气压对管道性能的影响，导致管道接口渗漏位移限值的高估和管道密封性能评价的偏差，不利于有压管网的设计及施工。因此，亟需一种满足现有要求的试验结构和试验方法。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种埋地管道足尺原位试验结构，其结构简单紧凑，可考虑管沟尺寸效应、管沟内外土体相对刚度及管内气压对埋地足尺管道受力性能和变形响应的影响，为埋地管道的设计及施工提供关键的技术指标。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种埋地管道足尺原位试验结构，包括基坑、沉陷坑、垂向加载作动器、密封管道和真空泵，所述基坑内填充有土体；所述沉陷坑开设于所述基坑的底面一侧；所述沉陷坑的顶面设置有加载板；所述垂向加载作动器一端安装于所述沉陷坑的底面上，其另一端连接所述加载板；所述密封管道埋设于所述基坑内；所述真空泵通过真空管与所述密封管道连通。

优选地，所述基坑的剖面为梯形结构。

优选地，所述沉陷坑的内壁上设置有泡沫块。

优选地，所述垂向加载作动器包括自上而下设置的带有连接盘的端部球铰、负荷传感器、带有内置式位移传感器的作动器本体和连接法兰盘。

优选地，所述密封管道的两端设置有密封法兰板。

优选地，所述密封法兰板与密封管道的连接处设置有密封圈。

优选地，所述土体内埋设有土压力盒、应变片和分布式光纤，所述应变片和分布式光纤贴设于所述密封管道的外壁上。

优选地，还包括数据采集单元，所述数据采集单元与所述垂向加载作动器、土压力盒、应变片和分布式光纤电连接。

优选地，还包括用于监测土体高度的监测单元，所述监测单元包括反射棱镜和用于捕捉反射棱镜移动的全站仪，所述反射棱镜设置于所述土体的顶面上。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开一种埋地管道足尺原位试验方法，包括以下步骤：

S1、选址挖设试验基坑和沉陷坑，安装垂向加载作动器和加载板；