[发明专利]一种地下油罐液化上浮的试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种地下油罐液化上浮的试验装置及方法，它解决了现有技术中地下油罐液化上浮试验效率较低、地下油罐液化上浮位移量与存油量的关系尚不明确的问题，能够有效的研究地震液化对地下油罐的上浮响应，能够得到地下油罐上浮位移与存油量的关系，能够实时的监测饱和土层中的超孔隙水压力和地下油罐的上浮位移；其技术方案为：包括可视化的模型箱，模型箱的内部填充饱和砂土，饱和砂土中设置油罐；模型箱的底部设有竖直加载系统，模型箱的两侧设有水平加载系统，由加载系统控制模型箱向水平、竖直方向振动，以模拟不同振动作用下油罐的上浮响应。

技术领域

本发明涉及地下工程抗震领域，尤其涉及一种地下油罐液化上浮的试验装置及方法。

背景技术

我国幅员辽阔，地质条件多样，广泛分布着可液化的饱和砂土和饱和粉土场地。在地震过程中饱和砂土和饱和粉土会发生地震液化，伴随有喷砂冒水的现象，同时会造成地表的沉陷和地下结构的上浮。地下油罐是一种典型的地下结构物，若油罐处于可液化土层内，当发生地震时，油罐会由于饱和土层的浮力而上浮，势必会造成原油泄漏、爆炸和火灾等灾害。

在《建筑抗震设计规范》GB50011等很多国家和行业标准中都规定了液化土层的判别方法，也提出了很多液化场地处理的方法。目前对于地震液化的研究方法有很多，有经验规范法、模型试验法和数值分析等方法，但仍存在以下问题：

(1)地震液化导致地下油罐上浮的机理尚不明确；

(2)地下油罐的液化上浮模型试验装置非常少；

(3)地下油罐液化上浮位移量与油罐存油量的关系尚不明确。

综上所述，现有技术中对于如何进行地下油罐液化上浮试验的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种地下油罐液化上浮的试验装置及方法，能够有效的研究地震液化对地下油罐的上浮响应，能够得到地下油罐上浮位移与存油量的关系，能够实时的监测饱和土层中的超孔隙水压力和地下油罐的上浮位移。

本发明采用下述技术方案：

一种地下油罐液化上浮的试验装置，包括可视化的模型箱，模型箱的内部填充饱和砂土，饱和砂土中设置油罐；模型箱的底部设有竖直加载系统，模型箱的两侧设有水平加载系统，由加载系统控制模型箱向水平、竖直方向振动，模拟不同振动作用下油罐的上浮响应。

进一步的，所述油罐的上部设有注水管，注水管延伸至饱和砂土的外侧；通过注水管向油罐中注入不同体积的水来模拟不同存油量的工况。

进一步的，所述油罐中具有水位传感器，可实时测量油罐的存油量。

进一步的，所述油罐采用有机玻璃制成，注水管上设有阀门。

进一步的，所述模型箱放置于振动台的上部，振动台的底部连接竖直加载系统，振动台的两侧连接水平加载系统；模型箱的侧面底部设有出水口。

进一步的，所述饱和砂土中设置多个孔压传感器，油罐的顶部设置加速度传感器，油罐的两侧设有位移传感器。

进一步的，所述孔压传感器、加速度传感器和位移传感器通过数据线连接数据采集系统，用于实时监测试验数据。

地下油罐液化上浮的试验装置的试验方法，包括以下步骤：

步骤(1)清洗模型箱和油罐，调试、标定各传感器和数据采集系统，准备好水平方向和竖直方向的地震波加速度数据；

步骤(2)将模型箱固定在振动台上部，并将位移传感器、水位传感器和加速度传感器固定在油罐相应位置；