【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及输油气管道工程，尤其涉及一种管土相互作用实验装置和方法。
技术介绍
1、长输油气管道由于受到复杂沿线地形地貌影响，各类型管道地质灾害频发。因此需要对输油气管道的管土相互作用进行实验，探索不同因素对管道受力、变形和破坏等的影响。
2、相关技术中，管土相互作用通常通过模型试验法进行实验。其中，模型试验法通过相似理论等方法将室内试验与实际工况联系起来，探索不同因素对管道受力、变形和破坏等的影响。模型试验法无法真实反映土体的力学行为，例如，无法获取管道钢材的弹性阶段、屈服阶段中管道的受力变形情况。在涉及到不均匀土、多轴受力、应变局部化及大应变等问题时，存在测试结果准确性和稳定性差的问题，
3、因此，亟需一种管土相互作用实验装置和方法，提升管土相互作用实验的测试结果的准确性和稳定性。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种管土相互作用实验装置和方法，能够提升管土相互作用实验的测试结果的准确性和稳定性，保障管道建设和运行安全。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供一种管土相互作用实验装置，上述装置包括：管土相互作用移动模块包括管道设置槽、回填土方以及载荷加载模块。其中，管道设置槽用于固定待测试管道，以使得待测试管道设置在回填土方中，压力施加模块设置在回填土方上方，载荷加载模块用于向待测试管道和回填土方加载方向为竖直向下的载荷。数据采集模块用于获取待测试管道的实验参数，实验参数包括载荷、载荷与管道
4、本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的管土相互作用实验装置能够实现对待测试管道的管土相互作用实验，相比较于相关技术中的管土相互作用实验装置与实际情况存在较大误差的问题，本专利技术通过将待测试管道设置在管土相互作用移动模块中，并通过载荷加载模块向回填土方施加作用力，并在施加作用力的过程中获取实验参数，可以获得待测试管道从初始变形到破坏的整个过程的参数变化，尤其可以反映钢材的弹性阶段、屈服阶段中待测试管道的受力变形情况，最后得到待测试管道的管土相互作用的实验结果。能够实现全尺寸的待测试管道的管土相互作用实验，研究不同因素与管道相互作用的机制，提升管土相互作用实验结果的准确性和有效性，从而为管道工程设计施工提供更为科学、有效的设计依据，提升管道工程施工效率。
5、在第一方面一种可能的实现方式中，载荷加载模块为液压设备。
6、本专利技术的有益效果是：本专利技术通过液压设备向回填土方和待测试管道施加载荷，可以使得待测试管道经历从初始变形到破坏的整个过程，这样一来，能够获取待测试管道在整个过程的参数变化，尤其可以反映钢材的弹性阶段、屈服阶段中待测试管道的受力变形情况，最后能够提升待测试管道的管土相互作用的实验结果的准确性和有效性。
7、在第一方面一种可能的实现方式中，数据采集模块包括应变传感器、拉线式位移计、土压力传感器、弹簧式伸缩仪和全站仪其中，应变传感器和拉线式位移计用于获取待测试管道的管道应力应变值和管道跨中挠度。土压力传感器用于获取待测试管道的管周土压力变化，弹簧式伸缩仪和全站仪用于获取回填土方的土体移动段位移量。
8、本专利技术提供的数据采集模块通过基于多种参数获取设备能够获取待测试管道在初始变形到破坏的整个过程的多种实验参数，进而能够使得数据处理装置根据多种实验参数确定待测试管道的管土相互作用的实验结果，有利于提升实验结果的准确性和有效性。
9、在第一方面一种可能的实现方式中，数据采集模块还包括摄像头，摄像头用于采集待测试管道的实验过程图像。
10、本专利技术提供的实验装置通过摄像头获取待测试管道在初始变形到破坏的整个过程的多帧图像，能够基于多帧图像确定待测试管道在不同状态下的形貌特征，能够使得用户直观查看待测试管道以及待测试管道的回填土方在不同状态下的形貌特征，从而提升用户的使用体验。
11、第二方面，本专利技术提供一种管土相互作用实验方法，应用于第一方面的的管土相互作用实验装置，上述方法包括：基于管土相互作用移动模块的管道设置槽，将待测试管道设置在管土相互作用移动模块的回填土方中。在待测试管道设置完成的预设时长后，通过载荷加载模块向待测试管道和回填土方加载方向为竖直向下的载荷。数据采集模块获取实验参数，实验参数包括载荷、载荷与管道响应、管道应力应变值、管道跨中挠度、管周土压力变化和土体移动段位移中的一项或多项。数据处理模块基于待测试管道的实验参数，确定实验结果，实验结果包括：载荷-弯矩、载荷-位移曲线、载荷-应变曲线、坡体位移-应变曲线、坡体位移-管道挠度曲线中的一种或多种。
12、本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的管土相互作用实验方法能够实现对待测试管道的管土相互作用实验，相比较于相关技术中的管土相互作用实验装置与实际情况存在较大误差的问题，本专利技术通过将待测试管道设置在管土相互作用移动模块中，并通过载荷加载模块向回填土方施加作用力，并在施加作用力的过程中获取实验参数，可以获得待测试管道从初始变形到破坏的整个过程的参数变化，尤其可以反映钢材的弹性阶段、屈服阶段中待测试管道的受力变形情况，最后得到待测试管道的管土相互作用的实验结果。能够实现全尺寸的待测试管道的管土相互作用实验，研究不同因素与管道相互作用的机制，提升管土相互作用实验结果的准确性和有效性，从而为管道工程设计施工提供更为科学、有效的设计依据，提升管道工程施工效率。
13、在第二方面一种可能的实现方式中，预设时长为48小时。
14、本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的方法通过在48小时后进行待测试管道的管土相互作用实验，能够使得待测试管道和回填土方进行紧密结合，能够实现待测管道在真实土方中的环境模拟，有利于提升实验结果的准确性和有效性。
15、在第二方面一种可能的实现方式中，数据采集模块获取实验参数，包括：数据采集模块获取回填土方的地表偏移量，在偏移量到达预设值的情况下，获取每个偏移量的预设值对应的实验参数。
16、本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的方法通过获取多个偏移量中每个偏移量对应的实验参数，能够使得数据处理模块基于多个偏移量中每个偏移量对应的实验参数得到实验结果，有利于提升实验结果的准确性和有效性。
17、在第二方面一种可能的实现方式中，数据处理模块基于待测试管道的实验参数，确定实验结果，包括：数据处理模块待测试管道的每个偏移量的预设值对应的实验参数，确定实验结果。
18、本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的方法通过获取多个偏移量中每个偏移量对应的实验参数，能够使得数据处理模块基于多个偏移量中每个偏移量对应的实验参数得到实验结果，有利于提升实验结果的准确性和有效性。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种管土相互作用实验装置，其特征在于，所述装置包括：管土相互作用移动模块、数据采集模块以及数据处理模块；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述载荷加载模块为液压设备。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述数据采集模块包括应变传感器、拉线式位移计、土压力传感器、弹簧式伸缩仪和全站仪；
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述数据采集模块还包括摄像头，所述摄像头用于采集所述待测试管道的实验过程图像。
5.一种管土相互作用实验方法，其特征在于，应用于权利要求1-4所述的管土相互作用实验装置，所述方法包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设时长为48小时。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述数据采集模块获取实验参数，包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述数据处理模块基于所述待测试管道的实验参数，确定实验结果，包括：
【技术特征摘要】
1.一种管土相互作用实验装置，其特征在于，所述装置包括：管土相互作用移动模块、数据采集模块以及数据处理模块；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述载荷加载模块为液压设备。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述数据采集模块包括应变传感器、拉线式位移计、土压力传感器、弹簧式伸缩仪和全站仪；
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述数据采集模块还包括摄像头，所述摄像头用于采集所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨明，伍奕，贾海东，戴联双，阙永彬，邹斌，
申请(专利权)人：国家石油天然气管网集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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