[发明专利]一种模拟爆破荷载对临近埋地油气管道影响的试验装置及方法

说明书

本发明属于爆破和管道工程技术领域，公开了一种模拟爆破荷载对临近埋地油气管道影响的试验装置，包括：炸药包、管道、黄砂层、岩土层、基坑以及量测装置；黄砂层和岩土层叠放在基坑内，形成环境土层结构；管道嵌于环境土层结构内，设置在黄砂层和岩土层之间；管道两端所在黄砂层和岩土层区域设置工作槽，管道一端密封，另一端作为加压端；炸药包布设于管道所在的垂直平面内，且到管道两端的距离相等；量侧装置包括：设置在管道上的应变片、振动速度传感器以及数据采集仪和计算机；应变片和振动速度传感器分别通过数据采集仪连接计算机。本发明能够获得可靠的运输管道振动特性和动力响应规律。

技术领域

本发明涉及爆破和管道工程技术领域，特别涉及一种模拟爆破荷载对临近埋地油气管道影响的试验装置及方法。

背景技术

地下管线是城市的生命线，是城市赖以生存与发展的“神经”和“血管”，其中输油、输水、输气管线等可以说构成了维系现代社会正常运转的基石。埋地管道埋于城市地下，分布地域广阔，常常延伸数十公里，并且被地里的土、砂等介质包围，大量近现代强烈地震的震害实例分析表明，震动是造成其破坏的重要因素。现阶段，随着我国经济建设的高速发展，城市地铁隧道施工、高耸建(构)筑物拆除、深基坑开挖、废旧厂房改造等工程都离不开爆破施工方法，然而在爆破荷载作用对临近埋地管线影响方面的研究明显不足。研究手段也尚不完善，多局限于现场监测与数值模拟，前者不能充分实现管道和深层岩体的振动特性及管道动力响应监测，后者计算分析结果与工程实际情况仍然存在较大差异。

发明内容

本发明提供一种模拟爆破荷载对临近埋地油气管道影响的试验装置及方法，高效监测不同埋地运输管道振动特性和动力响应规律，综合考虑实际工程中不同装药量、爆心距、管道材料参数和力学特性、管道输送介质等因素，实现复杂工程岩体和管道的振动状态模拟，为埋地管线的抗震优化设计提供科学依据。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种模拟爆破荷载对临近埋地油气管道影响的试验装置，包括：炸药包(1)、管道(2)、黄砂层(4)、岩土层(5)、基坑(6)以及量测装置；

所述黄砂层(4)和所述岩土层(5)叠放在所述基坑(6)内，形成环境土层结构；

所述管道(2)嵌于所述环境土层结构内，设置在所述黄砂层(4)和所述岩土层(5)之间；

所述管道(2)两端所在区域设置工作槽(3)，作为管道(2)的操作区，所述管道(2)一端密封，另一端作为加压端；

所述炸药包(1)布设于所述基坑外，且到所述管道(2)两端的距离相等；

所述量侧装置包括：应变片(7)、振动速度传感器(8)、数据采集仪(9)和计算机(10)；

所述管道(2)表面的迎爆侧、背爆侧、上顶面和下底面上，沿轴向均布多个应变片(7)；

所述振动速度传感器(8)布设于靠近管道(2)的密封端一侧上顶面处，所述的振动速度传感器(8)的X轴方向指向炸药包(1)；

所述应变片(7)和振动速度传感器(8)分别通过数据线与数据采集仪(9)连接，所述的数据采集仪(9)与计算机(10)连接。

进一步地，所述环境土层结构为3个，叠放在所述基坑(6)内；

每个所述环境土层内均设置一个所述管道(2)，且三个所述管道(2)在竖直方向上共面；

其中，三个所述管道(2)内分别填充空气、水和煤油。

进一步地，所述基坑(6)为长方体形状，长为5-5.5m，宽为1.5-2m，高为3.5-4m；

所述的岩土层(5)与黄砂层(4)的层高0.2-0.3m。

进一步地，所述的炸药包(1)为球形炸药包，药包半径为2～4cm；