[实用新型]一种斜坡海床上管道在位稳定性的机械加载模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及近海工程、海洋土力学、海底管道工程等，特别是关于一种斜坡海床上管道在位稳定性的机械加载模拟装置。

背景技术

海底管道是海洋石油开发过程中输送油气的有效工具。在海流载荷下，斜坡海床上与斜坡海床倾斜方向垂直，水平铺设的管道将受到平行于海床的拖曳力和垂直于海床的升力的水动力作用；同时，管道还受到其下方土体提供的垂直于海床的支持力和在位阻力，以及自身重力的作用，当土体在位阻力不足以平衡海流引起的拖曳力时，管道将产生大的水平位移而失稳。在斜坡海床上与斜坡海床倾斜方向平行铺设的管道，由于自身重力的作用，存在向下滑动的趋势，管道受到自重、下方土体支持力和管-土摩擦力作用，当管-土摩擦力不足以平衡管道自重时，需要在管道上施加一额外拉力，当这个拉力达到一定程度时，可能会造成管道损坏。由此可见，直接铺设于海床上的海底管道，在海洋环境载荷下的在位稳定性，关系到管道系统能否正常运营，因此，铺设管道之前模拟管道在海底的受力状况及验证其在位稳定性尤为重要。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种斜坡海床上管道在位稳定性的机械加载模拟装置，该装置可模拟海流载荷下，斜坡海床上管道的受力状况及验证管道的在位稳定性。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种斜坡海床上管道在位稳定性的机械加载模拟装置，其特征在于：它包括一透明土槽，所述土槽内设置有一上表面倾斜的土体，所述土体上表面铺设有一模型管道；所述模型管道上设置有一用于施加拉力的机械加载装置；所述机械加载装置上设置有拉力传感器、与土体上表面垂直的垂向激光位移传感器、与土体上表面平行的平行激光位移传感器。

所述模型管道与所述土体的倾斜方向垂直，水平铺设在所述土体上表面，所述机械加载装置包括分别设置在所述土槽两相对侧壁上的竖向支撑结构，两所述支撑结构上设置有一位于所述模型管道上方、且与所述土体上表面平行的斜梁；所述斜梁底面设置有滑动轨道，所述滑动轨道上设置有一滑块；所述平行激光位移传感器设置在所述土体高起端的所述支撑结构上，所述垂向激光位移传感器设置在所述斜梁的底面；所述滑块竖向设置有两连接所述模型管道两轴端的拉索，每一拉索上设置有一所述拉力传感器，所述滑块沿所述斜梁方向设置另一拉索，该拉索通过依次设置在所述支撑结构上的两个定滑轮，连接一设置在所述土槽外部的电机。

所述两定滑轮分别设置在所述土体高起端的所述支撑结构上。

所述两定滑轮分别设置在所述土体低端的所述支撑结构上。

所述滑块移动方向后端的滑动轨道上设置有一防滚装置，所述防滚装置的另一端分别连接所述模型管道两端面。

所述模型管道与所述土体的倾斜方向一致，铺设在所述土体上表面，所述机械加载装置包括一设置在所述土槽顶部的横梁，设置在所述土槽侧壁上的支撑结构，所述平行激光位移传感器设置在所述土体高起端的所述支撑结构上，所述垂向激光位移传感器设置在所述横梁的底面；所述模型管道端部设置有一拉索，所述拉索通过设置在所述支撑结构上的定滑轮连接设置在所述土槽外部的电机；所述模型管道与所述定滑轮之间的拉索上设置有所述拉力传感器。

所述拉索设置在所述模型管道的上端部，所述定滑轮设置在所述土体高起端的所述支撑结构上。

所述拉索设置在所述模型管道的下端部，所述定滑轮设置在所述土体低端的所述支撑结构上。