一种非饱和土中埋地管道稳定性的试验装置及安装方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114894604A(43)申请公布日2022.08.12(21)申请号202210492826.9(22)申请日2022.05.07(71)申请人山东省水利科学研究院地址250013山东省济南市历下区历山路125号(72)发明人贺芳丁郭广军朱振凯路光旭李凯刘炳新董延朋郑茂海李瑞婷(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221专利代理师任欢(51)Int.Cl.G01N3/02(2006.01)G01N3/08(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称一种非饱和土中埋地管道稳定性的试验装置及安装方法(57)摘要本发明公开了一种非饱和土中埋地管道稳定性的试验装置及安装方法，解决了现有技术中的问题，具有的有益效果，具体方案如下：一种非饱和土中埋地管道稳定性的试验装置，包括支架，支架支撑反力梁；可视化模型箱通过支架支撑，可视化模型箱内通入进排水管，进排水管具有渗水孔，渗水孔外侧覆有渗水层，可视化模型箱内在渗水层的一侧填充有土体，土体中埋设有管道；基质吸力调控单元，基质吸力调控单元包括连通的第一水箱和第二水箱，第一水箱的高度高于管道和第二水箱，基质吸力测量件与第一水箱连接以获取土体吸力；加载单元，加载单元包括分别与管道连接的径向加载部件和轴向加载部件；数据采集单元，数据采集单元包括颗粒捕捉部件。CN114894604ACN114894604A权利要求书1/2页1.一种非饱和土中埋地管道稳定性的试验装置，其特征在于，包括：支架，支架支撑反力梁；可视化模型箱，可视化模型箱通过支架支撑，可视化模型箱内通入进排水管，进排水管具有渗水孔，渗水孔外侧覆有渗水层，可视化模型箱内在渗水层的一侧填充有土体，土体中埋设有管道；基质吸力调控单元，基质吸力调控单元包括连通的第一水箱和第二水箱，第一水箱的高度高于管道和第二水箱，第二水箱的高度可调，进排水管与第一水箱连接，基质吸力测量件与第一水箱连接以获取土体吸力；加载单元，加载单元包括分别与管道连接的径向加载部件和轴向加载部件，径向加载部件带动管道在径向设定范围内任意移动，轴向加载部件带动管道在轴向移动；数据采集单元，数据采集单元包括颗粒捕捉部件，颗粒捕捉部件位于可视化模型箱的外侧以获取加载过程中土体中土颗粒的位移。2.根据权利要求1所述的一种非饱和土中埋地管道稳定性的试验装置，其特征在于，所述数据采集单元还包括基质吸力分布测量部件、管道位移测量部件和应力测量部件，基质吸力分布测量部件埋设于土体中，管道位移测量部件获取管道径向和轴向的位移，应力测量部件获取管道径向和轴向位移模式下的管道阻力；数据采集单元、基质吸力调控单元和加载单元分别与控制单元连接。3.根据权利要求2所述的一种非饱和土中埋地管道稳定性的试验装置，其特征在于，所述管道位移测量部件包括定位及位移测量机构和轴向位移测量机构；所述径向加载部件包括固定于所述反力梁的动力机构，动力机构通过安装于所述支架的第一滑轮与所述管道的一端可拆卸连接，且管道与定位及位移测量机构连接；第一滑轮相对于支架可移动、定位及位移测量机构相对于反力梁可移动；所述轴向加载部件包括第二滑轮，第二滑轮安装于支架，动力机构通过第二滑轮与管道的一端可拆卸连接。4.根据权利要求3所述的一种非饱和土中埋地管道稳定性的试验装置，其特征在于，所述轴向位移测量机构包括位移传感器，位移传感器通过所述支架支撑，位移传感器的测量端与所述管道连接；所述定位及位移测量机构安装于反力梁以获取管道径向位移，定位及位移测量机构的测量端朝向管道的径向方向设置；定位及位移测量机构为能实现位移测量的阻尼器。5.根据权利要求3所述的一种非饱和土中埋地管道稳定性的试验装置，其特征在于，所述应力测量部件包括拉力传感器和轮辐传感器，拉力传感器连接管道和动力机构；轮辐传感器安装于管道端部以获取轴向位移模式下管道阻力，轮辐传感器与所述动力机构连接。6.根据权利要求2所述的一种非饱和土中埋地管道稳定性的试验装置，其特征在于，所述基质吸力分布测量部件为张力计。7.根据权利要求2所述的一种非饱和土中埋地管道稳定性的试验装置，其特征在于，所述数据采集单元还包括应变片，应变片固定于所述管道表面以测量管道径向应变。8.根据权利要求1所述的一种非饱和土中埋地管道稳定性的试验装置，其特征在于，所2CN114894604A权利要求书2/2页述管道包括管路和安装于所述可视化模型箱的接头，管路一端插入接头，接头的一端设置密封圈，管路另一端通过固定轴与可视化模型箱连接，管路能够相对于接头和固定轴移动；管道贴近可视化模型箱的侧壁设置。9.根据权利要求1所述的一种非饱和土中埋地管道稳定性的试验装置，其特征在于，所述第二水箱放置于平台，平台与升降机构连接，升降机