本发明专利技术涉及一种模拟地层沉降作用下储罐覆土安全性测试装置及测试方法，其中测试装置包括试验箱体、千斤顶、活动钢板、压力与应变检测系统、弹簧式位移计、温度采集系统及数据采集系统。本技术方案实现对覆土储罐两种不均匀沉降下地上储罐覆土安全的试验模拟及实现对罐体保温效果的准确测量，并可开展上部覆土厚度对储罐受载影响及改变，实现在不同覆土厚度下储罐的荷载分布的研究；或开展覆土厚度对保温性的模拟，实现对罐内保温性的测试；或开展储罐在不同边坡设计角度，边坡对储罐的影响安全性测试研究等实验。并且自动化程度较高，避免人工主观处理数据带来的试验误差。免人工主观处理数据带来的试验误差。免人工主观处理数据带来的试验误差。
【技术实现步骤摘要】
模拟地层沉降作用下储罐覆土安全性测试装置及测试方法
[0001]本专利技术属于储罐覆土安全性测试
，具体涉及一种模拟地层沉降作用下储罐覆土安全性测试装置及测试方法。
技术介绍
[0002]储罐覆土技术是基于新时代化工行业绿色环保、节能减碳理念提出的一种新型危化品设施的防护方法；该技术利用土体将罐体进行全覆盖，罐周形成覆土保护层，可有效降低事故产生的冲击波、辐射等对罐体造成的灾害，避免罐内沸腾液体膨胀蒸汽爆炸(BLEVE)；且可实现恒温控制罐体不受外部环境变化影响，降低储存介质蒸发损耗，且防止了地下水对罐体的腐蚀作用，故可以替代球罐，成为控制储罐安全性的重要措施。然而沉降问题一直是储罐所面临的难题，以往有覆土储罐的研究主要集中于有限软件对罐体分析，缺少现场物理模拟试验和地层沉降下储罐覆土安全性研究；因此开展针对地层沉降作用下地上储罐覆土安全性具有重要的意义。
[0003]危化品储存问题是目前的研究重点之一。EEMUA 190标准认为，储罐覆土技术沉降分析中主要分为整体沉降和不均匀沉降，不均匀沉降又可能会出现两种形式，分别为中部沉降更为明显和两端沉降更为明显，而储罐的不均匀沉降是无法完全避免的，将影响其储罐的受力和支承的均匀性稳定性。因此必须有效控制储罐的不均匀沉降，防止过大的沉降影响罐体结构安全性。
[0004]姜珊等作者在文《大型卧式LPG覆土压力储罐设计技术研究及仿真分析》(石油与天然气化工，49(3)：53
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60,2020)中模拟考虑不同工况下的罐体的受力影响分析以及沉降分析，研究发现两种沉降都可能发生，并且热膨胀时罐体沉降较为明显；地震情况下储罐沉降也较为明显，但对储罐的应力影响较小。
[0005]在参阅国内外相关资料的基础上，认为只对罐体沉降进行有限元软件分析具有一定局限性，缺少大型物理模拟实验的研究。本专利技术在当今覆土研究技术上专利技术了模拟地层沉降作用下地上储罐覆土安全性测试装置和测试方法。该装置能较好的控制沉降时间，沉降范围，沉降高度等参数，可实现对覆土储罐两种不均匀沉降下地上储罐覆土安全的试验模拟。同时可具有多功能作用，亦可开展覆土厚度对保温性的模拟，实现对罐内保温性的测试；亦可开展储罐在不同边坡设计角度，边坡对储罐的影响安全性测试研究等实验，为研究储罐覆土相关性质提供良好的试验技术支持。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种模拟地层沉降作用下储罐覆土安全性测试装置及测试方法，以解决现技术只对罐体沉降进行有限元软件分析具有一定局限性，缺少大型物理模拟实验的研究的问题。
[0007]为实现上述目的，本申请通过以下技术方案实现：
[0008]一种模拟地层沉降作用下储罐覆土安全性测试装置，包括试验箱体、千斤顶、活动
钢板、压力与应变检测系统、弹簧式位移计、温度采集系统及数据采集系统；
[0009]所述试验箱体的底部由支撑架支撑；千斤顶、活动钢板及弹簧式位移计相连，用于控制试验过程中活动钢板的沉降位移，实现不同地层沉降的模拟；
[0010]压力与应变检测系统分别与土层及储罐连接，实现对罐周土压力，储罐应力应变的检测；
[0011]数据采集系统分别与压力与应变检测系统、弹簧式位移计相连，定时采集试验数据并予以存储处理。
[0012]进一步的，所述压力与应变检测系统包括土压力盒与应变花；压力与应变检测系统的一端与罐周土及罐体连接，另一端与数据采集系统连接，实现地基沉降作用下罐体应变与罐周土压力的准确测量。
[0013]进一步的，在储罐外表面的上部、中部及下部分别设置有三个应变花，每个应变花又分别沿储罐的轴向和环向粘贴两个应变片，分别测量储罐轴向应变与环向应变。
[0014]进一步的，试验箱体中间为可调节的沉降区，用于模拟地基沉降，总宽度为2.0m，该沉降区由1.0m
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0.2m的10块活动钢板组成；弹性位移计垂直放置于箱体活动钢板下方，用于控制试验过程中活动钢板的沉降位移；每块钢板下方设置两个液压千斤顶用于支撑活动钢板，上方再覆盖一层塑料薄膜，用于防止土体从活动钢板缝隙漏出；液压千斤顶通过承台与活动钢板连接。
[0015]进一步的，温度采集系统，包括光纤光栅温度传感器及光纤光栅解调仪，光纤光栅温度传感器与光纤光栅解调仪相连，光纤光栅温度传感器放置在罐体内部，实现对罐体保温效果的准确测量。
[0016]进一步的，数据采集系统为静态采集系统，由数据采集仪和计算处理器组成；数据采集仪结合动态信号采集得到储罐应变和储罐周土压力，并传输至计算处理器后计算处理器予以存储、计算处理；并基于胡克定律绘制出储罐应力状态曲线。
[0017]根据上述任一项的模拟地层沉降作用下储罐覆土安全性测试装置的测试方法，包括如下步骤：
[0018](1)试验箱体内根据试验要求铺设砂床，并在砂床上挖掘修筑以后要安置的储罐底部的圆柱轮廓，并用与储罐外壁曲率相同的样板对支撑系统仔细修型，最后将装好光纤光栅温度传感器和根据需求贴好应变花罐体水平放置在砂床上；
[0019](2)进行覆土施工，铺设好每层土并拍打密实，根据设定要求铺设土压力盒，同时在设定土体高度处铺洒一层白色滑石粉，便于直观观测土体在试验过程中的沉降位移，重复上述步骤，直至完成预埋；待试验土体铺装好，表层修整，用水平尺进行检验保证土体水平，并静置一天保证土体固结；
[0020](3)若需满足中部沉降，则调节距沉降距离中心线两侧0.2m处的活动底板，两块底板同时下降同等高度；
[0021](4)重复步骤(3)，依次调节距沉降距离中心线两侧0.2m
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0.4m、0.4m
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0.6m、0.6m
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0.8m、0.8m
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1m处的活动底板，使沉降区整体沉降相同高度；
[0022](5)若需满足两端沉降，则重复步骤(3)，依次调节距沉降距离中心线两侧0.8m
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1m、0.6m
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0.8m、0.4m
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0.6m、0.2m
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0.4m、0m0.2m处的活动底板，使沉降区整体沉降相同高度；
[0023](6)试验结束后关闭数据采集仪，并用刻度尺记录相应标记位置处的土体竖向位
移；观察土体在沉降作用下储罐的应力应变情况，观察储罐周土体受力情况。
[0024]进一步的，还包括改变储罐上部覆土厚度，观察储罐各个点随厚度改变荷载分布情况，进而研究得到厚度对荷载分布的影响。
[0025]进一步的，还包括覆土厚度对保温性的模拟，实现对罐内保温性的测试，通过改变储罐上部覆土厚度，观察内外温差随厚度改变的变化，进而研究得到厚度对罐体保温效果的影响。
[0026]进一步的，通过调节沉降区边坡设计角度不同，观察不同边坡设计角度对储罐受力情况，得到边坡对储罐受力情况的影响，进而得到边坡对储罐安全性的影响。
[0027]本专利技术的有益效果是：
[00本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.模拟地层沉降作用下储罐覆土安全性测试装置，其特征在于，包括试验箱体、千斤顶、活动钢板、压力与应变检测系统、弹簧式位移计、温度采集系统及数据采集系统；所述试验箱体的底部由支撑架支撑；千斤顶、活动钢板及弹簧式位移计相连，用于控制试验过程中活动钢板的沉降位移，实现不同地层沉降的模拟；压力与应变检测系统分别与土层及储罐连接，实现对罐周土压力，储罐应力应变的检测；数据采集系统分别与压力与应变检测系统、弹簧式位移计相连，定时采集试验数据并予以存储处理。2.根据权利要求1所述的模拟地层沉降作用下储罐覆土安全性测试装置，其特征在于，所述压力与应变检测系统包括土压力盒与应变花；压力与应变检测系统的一端与罐周土及罐体连接，另一端与数据采集系统连接，实现地基沉降作用下罐体应变与罐周土压力的准确测量。3.根据权利要求2所述的模拟地层沉降作用下储罐覆土安全性测试装置，其特征在于，在储罐外表面的上部、中部及下部分别设置有三个应变花，每个应变花又分别沿储罐的轴向和环向粘贴两个应变片，分别测量储罐轴向应变与环向应变。4.根据权利要求1所述的模拟地层沉降作用下储罐覆土安全性测试装置，其特征在于，试验箱体中间为可调节的沉降区，用于模拟地基沉降，总宽度为2.0m，该沉降区由1.0m
×
0.2m的10块活动钢板组成；弹性位移计垂直放置于箱体活动钢板下方，用于控制试验过程中活动钢板的沉降位移；每块钢板下方设置两个液压千斤顶用于支撑活动钢板，上方再覆盖一层塑料薄膜，用于防止土体从活动钢板缝隙漏出；液压千斤顶通过承台与活动钢板连接。5.根据权利要求1所述的模拟地层沉降作用下储罐覆土安全性测试装置，其特征在于，温度采集系统，包括光纤光栅温度传感器及光纤光栅解调仪，光纤光栅温度传感器与光纤光栅解调仪相连，光纤光栅温度传感器放置在罐体内部，实现对罐体保温效果的准确测量。6.根据权利要求1所述的模拟地层沉降作用下储罐覆土安全性测试装置，其特征在于，数据采集系统为静态采集系统，由数据采集仪和计算处理器组成；数据采集仪结合动态信号采集得到储罐应变和储罐周土压力，并传输至计算处理器后计算处理器予以存储、计算处理；并基于胡克定律绘制出储罐应力状态曲线。7.根据上述权利要求1至6中任一项的模拟地层沉降作用下储罐覆土安全性测试装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：马韵升，张玉，赵荣豪，卿凤豪，赵青松，程志良，
申请(专利权)人：山东京博控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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