模拟断层运动作用下管道稳定性的足尺试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟断层运动作用下管道稳定性的足尺试验装置及方法，属于岩土工程技术领域，包括模型槽基座，模型槽基座两端安设横向U型槽，横向U型槽之间连接可伸缩式导轨支架，可伸缩式导轨支架可在水平面转动；所述可伸缩式导轨支架顶部设置导轨，导轨顶部设置滑动式千斤顶，滑动式千斤顶顶部支撑模型槽带动模型槽上下移动；所述模型槽侧部还与加载装置连接。该装置可实现：任意角度断层运动作用的原位模拟；正断层、逆断层以及平移断层等单种或多种耦合断层运动的模拟；断层运动作用下的大变形模拟，最真实的还原油气管道的受力状态；可用于断层运动作用下高速公路、桥梁、水坝、挡土墙等平面应应变构筑物的试验模拟。挡土墙等平面应应变构筑物的试验模拟。挡土墙等平面应应变构筑物的试验模拟。

【技术实现步骤摘要】
模拟断层运动作用下管道稳定性的足尺试验装置及方法


[0001]本专利技术属于岩土工程
，具体涉及一种模拟断层运动作用下管道稳定性的足尺试验装置及方法。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]油气管道在促进经济发展的同时，也面临一些挑战和难题。管道通常被埋在地下作为保护和支撑，这也使它们暴露在地面运动中，产生额外负载和变形。油气管道属于长线工程，通常一条管道会穿越多种地质条件和地理区域，因此在管道埋设时，不可避免的会穿越断层区域。已有的工程案例表明，这些管道受到地震引起的断层运动作用时将发生显著变形，导致管道屈曲变形和接头失效，从而导致管道拉伸破裂或压缩起皱，进而终止整个管网服务。因此有必要开展相关研究揭示断层运动下管
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土相互作用机制，进而优化管道网络设计。
[0004]目前常用的分析方法是通过在轴向、水平和垂直三个方向的离散弹簧来分析管
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土相互作用，但该断层运动作用下断裂带附近的三维管
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土相互作用比简单的弹簧
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管相互作用更为复杂。因此，通过使用大规模物理模型试验测量管道对部分饱和土体中断层运动的响应，可以填补土壤
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管道相互作用建模和设计计算的空白。但目前有关模拟断层运动的装置仍是以缩尺试验为主，且不能实现多角度断层运动作用模拟。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种模拟断层运动作用下管道稳定性的足尺试验装置及方法，该装置可实现：任意角度断层运动作用的原位模拟；正断层、逆断层以及平移断层等单种或多种耦合断层运动的模拟；断层运动作用下的大变形模拟，最真实的还原油气管道的受力状态；可用于断层运动作用下高速公路、桥梁、水坝、挡土墙等平面应应变构筑物的试验模拟，具有广阔的应用前景。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种模拟断层运动作用下管道稳定性的足尺试验装置，包括模型槽基座，模型槽基座两端安设横向U型槽，横向U型槽之间连接可伸缩式导轨支架，可伸缩式导轨支架可在水平面转动；所述可伸缩式导轨支架顶部设置导轨，导轨顶部设置滑动式千斤顶，滑动式千斤顶顶部支撑模型槽带动模型槽上下移动；所述模型槽侧部还与加载装置连接。
[0008]作为进一步的技术方案，所述可伸缩式导轨支架两端安装转轴，其中一端的转轴与链条连接，链条在横向U型槽内设置，链条连接电动驱动装置。
[0009]作为进一步的技术方案，所述可伸缩式导轨支架包括外侧大方钢，外侧大方钢套设内侧小方钢，外侧大方钢一端安装转轴，内侧小方钢伸出外侧大方钢的一端也安装转轴。
[0010]作为进一步的技术方案，所述可伸缩式导轨支架顶部安装增高钢板，导轨安装于
增高钢板顶部，导轨与可伸缩式导轨支架平行设置，且导轨可随可伸缩式导轨支架实现平面内不同角度转动。
[0011]作为进一步的技术方案，所述模型槽包括模型槽底板，模型槽底板与滑动式千斤顶顶部连接，模型槽底板顶部设置模型槽主体结构。
[0012]作为进一步的技术方案，所述模型槽底板包括固定模块和活动模块，固定模块和活动模块顶部设置可伸缩土工布，固定模块和活动模块可拆卸连接，活动模块为三角形板，活动模块的数量可调节。
[0013]作为进一步的技术方案，所述模型槽主体结构包括多个与模型槽底板连接的框架梁，多个框架梁两两相对且依次连接；第一对相对的框架梁固定设置固定式挡土板，固定式挡土板之间安装管道；第二对相对的框架梁与滑动式挡土板滑动连接。
[0014]作为进一步的技术方案，第二对相对的框架梁还通过轴承与转动式挡土板连接，转动式挡土板随模型槽运动方向调整角度，且随模型槽一起运动。
[0015]作为进一步的技术方案，所述加载装置包括水平加载千斤顶，水平加载千斤顶一端与模型槽转动连接，另一端与加载装置底座转动连接，加载装置底座设置于模型槽基座侧部。
[0016]第二方面，本专利技术还提供了一种如上所述的模拟断层运动作用下管道稳定性的足尺试验装置的试验方法，包括以下步骤：
[0017]根据模拟断层运动角度调整可伸缩式导轨支架和滑动式千斤顶的位置及角度，安装导轨及滑动式千斤顶；安装模型槽，使模型槽与加载装置的水平加载千斤顶连接，调整滑动式挡土板位置和转动式挡土板角度；
[0018]安装管道，填筑管周土体填料至预设高度，管道表面设置数据监测装置；
[0019]开启数据监测装置，根据工况组合启动水平加载千斤顶或滑动式千斤顶或者同时启动水平加载千斤顶和滑动式千斤顶；
[0020]取出管道及填土，吊起模型槽并调整可伸缩式导轨支架角度以及水平加载千斤顶角度，按照上述步骤开展下一组工况试验。
[0021]上述本专利技术的有益效果如下：
[0022]本专利技术的足尺试验装置，通过设置可伸缩式导轨支架，其可通过导轨带动模型槽移位，可实现平面内任意角度断层运动作用下管道在位稳定性的原位模拟。
[0023]本专利技术的足尺试验装置，通过设置滑动式千斤顶和可伸缩式导轨支架，实现正断层、逆断层以及平移断层等单种或多种耦合断层运动的模拟，最真实的模拟断层运动作用下的管道三维运动和大变形，还原油气管道的受力状态。
[0024]本专利技术的足尺试验装置，可用于断层运用作用下高速公路、桥梁、水坝、挡土墙等平面应变构筑物变形及受力状态等多种试验工况的模拟，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0025]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0026]图1为本专利技术模拟断层运动作用下管道稳定性的足尺试验装置主视图；
[0027]图2是本专利技术模型槽俯视图；
[0028]图3是本专利技术模型槽基座及加载装置俯视图；
[0029]图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
[0030]其中，1、模型槽基座，2、加载装置底座，3、横向U型槽，4、可伸缩式导轨支架，5、转轴，6、链条，7、电动驱动装置，8、导轨，9、滑动式千斤顶，10、水平加载千斤顶，11、增高钢板，12、框架梁，13、转动式挡土板，14、支撑模块，15、滑动式挡土板，16、固定式挡土板，17、法兰，18、滑道，19、滑块，20、管道，21、轴承，22、管道接头，23、活动模块，24、固定模块，25、可伸缩高韧土工布。
具体实施方式
[0031]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0032]实施例1：
[0033]本专利技术的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出一种模拟断层运动作用下管道稳定性的足尺试验装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟断层运动作用下管道稳定性的足尺试验装置，其特征是，包括模型槽基座，模型槽基座两端安设横向U型槽，横向U型槽之间连接可伸缩式导轨支架，可伸缩式导轨支架可在水平面转动；所述可伸缩式导轨支架顶部设置导轨，导轨顶部设置滑动式千斤顶，滑动式千斤顶顶部支撑模型槽带动模型槽上下移动；所述模型槽侧部还与加载装置连接。2.如权利要求1所述的模拟断层运动作用下管道稳定性的足尺试验装置，其特征是，所述可伸缩式导轨支架两端安装转轴，其中一端的转轴与链条连接，链条在横向U型槽内设置，链条连接电动驱动装置。3.如权利要求2所述的模拟断层运动作用下管道稳定性的足尺试验装置，其特征是，所述可伸缩式导轨支架包括外侧大方钢，外侧大方钢套设内侧小方钢，外侧大方钢一端安装转轴，内侧小方钢伸出外侧大方钢的一端也安装转轴。4.如权利要求1所述的模拟断层运动作用下管道稳定性的足尺试验装置，其特征是，所述可伸缩式导轨支架顶部安装增高钢板，导轨安装于增高钢板顶部，导轨与可伸缩式导轨支架平行设置，且导轨可随可伸缩式导轨支架实现平面内不同角度转动。5.如权利要求1所述的模拟断层运动作用下管道稳定性的足尺试验装置，其特征是，所述模型槽包括模型槽底板，模型槽底板与滑动式千斤顶顶部连接，模型槽底板顶部设置模型槽主体结构。6.如权利要求5所述的模拟断层运动作用下管道稳定性的足尺试验装置，其特征是，所述模型槽底板包括固定模块和活动模块，固定模块和活动模块顶部设置可伸缩土工布，固定模块和活动模块可拆卸连接，活动模块为三角形板...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺芳丁，郭广军，邱浩，路光旭，方肖晨，郝晓辉，
申请(专利权)人：山东省水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：