本发明专利技术涉及一种在役深海海底埋地管道地震‑高压载荷联合加载试验方法，所采用的装置包括舱体，舱体包括舱体主体(4)和舱盖(3)；试验管件(30)位于舱体主体内部，前端连接有高温油输入硬管(24)，其分别穿透管件前端法兰(23)，经由前端法兰橡胶隔层(22)、前端连接法兰(21)和舱体前端法兰(20)后，与舱盖上的高温油输入孔(17)相连；在试验管件(30)的外部固定有管土作动筒(26)，其上设有数据线穿出孔(29)。试验方法：关闭排水孔，利用进水孔向舱体内部注水，待注水完毕，静置一定时间，待管土作动筒内部土体为饱和水状态后，利用外部高温油设备，经由高温油输入孔向试验管件内部注入高温油，并通过高温油输出孔输出至高温油设备。
【技术实现步骤摘要】
在役深海海底埋地管道地震-高压载荷联合加载试验方法
本专利技术提供一种深海在役埋地管道地震—高压联合加载试验装置，利用该装置，可以实现埋地管道同时受到高压及地震载荷的联合作用，可以近似模拟海底埋地管道在服役期间受到地震及海底地质灾害的作用，实现对在役海底埋地管道的安全评估。技术背景能源安全和世界经济的核心竞争力越来越依赖于对海洋资源的利用的和开发程度上，我国南海油气储量巨大，且大量为清洁能源，开采价值巨大。近些年来，我国在深海领域油气开发领域取得了长足的进步，在浅海领域积累了大量的经验。但在深海领域，尤其在我国南海领域，由于其环境复杂多变，且海底多地质灾害，使得油气开采难度骤然提升，涉及关键核心技术亟待解决。深海输油管线在深海油气开发项目投资比重巨大，其设计建造及相关技术是深海油气资源开发的关键。输油管线作为海洋油气资源的生命线，其安全运行是深海油气资源得到有效利用的重要保障。为保证油气输送管道的在位稳定性，工程实际中大多对油气输送管道采取埋设处理，其在运营过程中会受到高压、高温内流和地震载荷的作用，而南海由于其特殊的地理位置和地质条件，使得地震载荷成为埋地管道的主要控制载荷，所有的深海油气输送管道必须经过动载核算及试验验证，但由于其特殊的埋地环境，试验过程中需要同时施加高压—动载联合载荷，同时虑及管土耦合作用，一直以来是学界难题。国内外的大量研究成果都表明，通过比例近似等相关原则，缩比尺试验结果可作为实际设计的参考标准。现今国内外在深海油气管道复合加载试验方法上存在的不足之处主要有：1.在极限载荷研究方面，国内外大都通过建造专用压力设备开展试验，能够模拟的外部载荷单一，主要是在水压作用下的轴向力或弯矩对海底管道力学性能的影响，不能够实现在多种载荷联合作用下的局部稳定性试验，且在试验过程中不能考虑管土耦合相互作用；2.埋地管道如考虑管土耦合作用的同时，施加地震载荷，国内外相关设备只能在常压下或浅水环境下开展类似试验，不能模拟深海管道所受到的高压载荷；3.国内外相关装置不能够实现在高水压作用下，同时动力载荷，进行高压下的深海油气输送管道的动力测试试验。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供可以模拟在役深海埋地管道地震—高压联合加载的试验方法。本专利技术引入了管土耦合作用，高温内流作用，外部高水压以及地震载荷，可以实现高温内流、外部高水压以及地震载荷联合加载。本专利技术的技术方案如下：一种在役深海海底埋地管道地震-高压载荷联合加载试验方法，所采用的装置包括舱体，舱体包括舱体主体(4)和舱盖(3)；舱体设置有若干开孔，包括数据采集孔(6)，加压孔(7)，垂向激震施加孔(8)，侧向激震施加孔(11)，底部开孔(10)，侧向开孔(13)，进水孔(14)，排水孔(15)，高温油输入孔(17)和高温油输出孔(16)；在垂向激震施加孔(8)和侧向激震施加孔(11)处安装有激震装置，用于对管件径向施加振动载荷；试验管件(30)位于舱体主体内部，前端连接有高温油输入硬管(24)，其分别穿透管件前端法兰(23)，经由前端法兰橡胶隔层(22)、前端连接法兰(21)和舱体前端法兰(20)后，与舱盖上的高温油输入孔(17)相连；后端同样连接有高温油输出硬管(39)，其穿透管件尾端法兰(38)，经由尾端法兰橡胶隔层(37)、尾端连接法兰(36)和舱体尾端法兰(35)后，与舱体后端的高温油输出孔(16)相连；在试验管件(30)的外部固定有管土作动筒(26)，其上设有数据线穿出孔(29)用以保证数据测量线通过的同时，也可保证高压水顺利通过；管土作动筒(26)内部两端设有高弹橡胶(25)，其横截面为圆环，外壁与管土作动筒(26)内壁接触，内壁与试验管件(30)外壁接触，用以保证土体在实验过程中不发生散落；试验步骤包括：试验管件及管土作动筒安装到位后，利用侧向开孔和底部开孔分别将垂向激震作动杆和侧向激震作动杆与垂向激震装置和侧向激震装置相连，之后分别封闭侧向开孔和底部开孔，关闭排水孔，利用进水孔向舱体内部注水，待注水完毕，静置一定时间，待管土作动筒内部土体为饱和水状态后，利用外部高温油设备，经由高温油输入孔向试验管件内部注入高温油，并通过高温油输出孔输出至高温油设备。本专利技术考虑管土耦合作用下高压—地震载荷联合加载，能够实现缩比尺在役深水埋地管道管土耦合条件下同时施加高温内流--地震--高压联合载荷，模拟深海海底埋地管道极限作业环境。本专利技术与国内外现有技术相比具有以下优点：可以实现高压—振动载荷联合加载，利用管土作动筒实现管土耦合相互作用，且能同时施加双向振动载荷及高温油压载荷，尽可能使载荷工况贴合实际。附图说明图1高压舱体主视图图中标号说明：1--舱盖锁紧装置支撑；2--舱盖锁紧装置；3--舱盖；4--舱体主体；5--舱体支撑；6--数据采集孔；7--加压孔；8--垂向激震施加孔；9--垂向激震装置；10--底部开孔；14--注水孔；15--排水孔；16--高温油输出孔；17--高温油输入孔；18--尾螺柱；19--尾螺柱固定螺母。图2高压舱体俯视图图中标号说明：2—舱盖锁紧装置；3—舱盖；4—舱体主体；6—数据采集孔；7—加压孔；8—垂向激震装置；11--侧向激震施加孔；12—侧向激震装置；13--侧向开孔；14--注水孔；16—高温油输出孔；17—高温油输入孔。图3管土作动筒示意图图中标号说明：20--舱体前端法兰；21—前端连接法兰；22--前端法兰橡胶隔层；23--管件前端法兰；24--高温油输入硬管；25--高弹橡胶；26--管土作动筒；27--管件内部高温输送油；28--土体；29--数据线穿出孔；30--试验管件；31--垂向激震作动杆；32--垂向激震作动杆；33--球形连接槽；34--激震加载环；35--舱体尾端法兰；36--尾端连接法兰；37--尾端法兰橡胶隔层；38--管件尾端法兰；39--高温油输出硬管；40--侧向激震作动杆；41--侧向激震作动杆；42--球形连接槽。图4A-A截面示意图图中标号说明：26--管土作动筒；27--管件内部高温输送油；28--土体；29--数据线穿出孔；30--试验管件；31--垂向激震作动杆；32--垂向激震作动杆；33--球形连接槽；34--激震加载环；40—侧向激震作动杆；41--侧向激震作动杆；42--球形连接槽。具体实施方式：下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式做进一步描述：如图1和图2所示，利用深水高压舱设备形成密闭的高压环境，该设备主要由舱体主体4、舱盖3及其锁紧装置2组成。整个舱体通过由鞍座5支撑固定于地面，端盖3及其锁紧装置2由舱盖锁紧装置支撑1支持并固定于地面。筒体主体上设置有若干开孔，包括数据采集孔6，加压孔7，垂向激震施加孔8，底部开孔10，侧向激震施加孔11，侧向开孔13，进水孔14，排水孔15，高温油输出孔16，高温油输入孔17。试验管件30两端封死，管件前端连接有高温油输入硬管24，其穿透管件前端法兰23，经由前端法兰橡胶隔层22、前端连接法兰21、舱体前端法兰20以及舱盖3与舱体上的高温油输入孔17相连，后端同样连接有高温高压油输出硬管39，其穿透管件尾端法兰38，经由末端法兰橡胶隔层37、尾端连接法兰36、舱体尾端法兰35以及尾本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在役深海海底埋地管道地震‑高压载荷联合加载试验方法，所采用的装置包括舱体，舱体包括舱体主体(4)和舱盖(3)；舱体设置有若干开孔，包括数据采集孔(6)，加压孔(7)，垂向激震施加孔(8)，侧向激震施加孔(11)，底部开孔(10)，侧向开孔(13)，进水孔(14)，排水孔(15)，高温油输入孔(17)和高温油输出孔(16)；在垂向激震施加孔(8)和侧向激震施加孔(11)处安装有激震装置，用于对管件径向施加振动载荷；试验管件(30)位于舱体主体内部，前端连接有高温油输入硬管(24)，其分别穿透管件前端法兰(23)，经由前端法兰橡胶隔层(22)、前端连接法兰(21)和舱体前端法兰(20)后，与舱盖上的高温油输入孔(17)相连；后端同样连接有高温油输出硬管(39)，其穿透管件尾端法兰(38)，经由尾端法兰橡胶隔层(37)、尾端连接法兰(36)和舱体尾端法兰(35)后，与舱体后端的高温油输出孔(16)相连；在试验管件(30)的外部固定有管土作动筒(26)，其上设有数据线穿出孔(29)用以保证数据测量线通过的同时，也可保证高压水顺利通过；管土作动筒(26)内部两端设有高弹橡胶(25)，其横截面为圆环，外壁与管土作动筒(26)内壁接触，内壁与试验管件(30)外壁接触，用以保证土体在实验过程中不发生散落；试验步骤包括：试验管件及管土作动筒安装到位后，利用侧向开孔和底部开孔分别将垂向激震作动杆和侧向激震作动杆与垂向激震装置和侧向激震装置相连，之后分别封闭侧向开孔和底部开孔，关闭排水孔，利用进水孔向舱体内部注水，待注水完毕，静置一定时间，待管土作动筒内部土体为饱和水状态后，利用外部高温油设备，经由高温油输入孔向试验管件内部注入高温油，并通过高温油输出孔输出至高温油设备。...
【技术特征摘要】
1.一种在役深海海底埋地管道地震-高压载荷联合加载试验方法，所采用的装置包括舱体，舱体包括舱体主体(4)和舱盖(3)；舱体设置有若干开孔，包括数据采集孔(6)，加压孔(7)，垂向激震施加孔(8)，侧向激震施加孔(11)，底部开孔(10)，侧向开孔(13)，进水孔(14)，排水孔(15)，高温油输入孔(17)和高温油输出孔(16)；在垂向激震施加孔(8)和侧向激震施加孔(11)处安装有激震装置，用于对管件径向施加振动载荷；试验管件(30)位于舱体主体内部，前端连接有高温油输入硬管(24)，其分别穿透管件前端法兰(23)，经由前端法兰橡胶隔层(22)、前端连接法兰(21)和舱体前端法兰(20)后，与舱盖上的高温油输入孔(17)相连；后端同样连接有高温油输出硬管(39)，其穿透管件尾端法兰(38)，经由尾端法兰橡胶隔层(37)、尾端连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊志远，余建星，余杨，王华昆，王彩妹，刘晓强，李修波，谭玉娜，金成行，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
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