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申请/专利权人：浙江大学

摘要：本发明公开了一种温度和力学荷载下高温管道在位稳定性模拟装置及方法，主要包括实验地层模型及支撑结构、管道模型、控温系统、加载系统和监测系统；其中管道模型包括管道、密封盖、加力杆和加热管；实验地层模型及支撑结构包括地基模型，管道埋设于地基模型中，控温系统控制加热管加热，加载系统通过加力杆向管道施加荷载，监测系统监测荷载、温度及孔压。该装置及方法能有效再现地层中油气管道起输、长期运行和停输阶段温度对高温管道热水力耦合响应的影响，揭示温度场作用下管周地基的孔压和位移演化规律，管周土体约束力的发挥过程及复杂环境下管道承载特性，对海洋能源开发及国家能源战略实施具有重要意义，为管道设计和施工提供重要科学支撑。

主权项：1.一种温度和力学荷载下高温管道在位稳定性模拟装置，其特征在于，包括实验地层模型及支撑结构、管道模型、控温系统、加载系统和监测系统；所述的实验地层模型及支撑结构包括模型箱、玻璃视窗、支架、上梁、地基模型和粗砂垫层；所述的管道模型由管道、密封盖、加力杆和加热管组成；所述的控温系统由温度控制器和温控探头组成；所述的加载系统由电动机、滑轮、加力梁和卡扣组成；所述的监测系统由孔压传感器、温度传感器、轴力计及数据采集器组成；所述的模型箱为平面应变刚性箱，具有绝缘、保温功能，前后两面安装有玻璃视窗用于观察内部地基模型及管道位置；两个支架用螺丝固定在模型箱上；上梁用螺栓固定在支架上方；地基模型按所须模拟的真实地层制备；下设粗砂垫层，内置排水管，外包裹土工布以便排水；所述的管道模型为圆柱形铝制管道，左右开口并在内部攻丝，能够用密封盖密封；表面经氧化磨砂处理以控制管道模型与地基模型贴合；在管道表面左右对称开孔并在内部攻丝，以便将一端带有螺纹的加力杆固定在管道上，并外缠生料带防水；加力杆中空，以便走线；在管道的中间截面上在四个方向上共开四个固定孔，将带有螺纹的孔压传感器探头拧入固定孔，并外缠生料带防水；孔压传感器的数据线经加力杆中空引出；将加热管一头固定在一侧密封盖，旋入管道内部后将电源线从加力杆中空处引出；温控探头置于管道内部，数据线经加力杆中空引出；将加热管的电源线连接于温度控制器，温控探头的数据线接入温度控制器；温度控制器具有设置加热温度、维持温度及温度回差功能；加力杆从下向上依次贯穿加力梁和上梁，且加力梁与加力杆通过卡扣临时固定，轴力计固定于加力梁，滑轮固定安装于上梁下，电动机固定在模型箱上；用牵引绳缠绕电动机后，经滑轮系于轴力计的拉环上，解除临时卡扣；在管道表面布置温度传感器并用扎带固定；在地基模型中的预定位置布置孔压传感器和温度传感器，监测地层不同位置处的温度和孔压响应；将所有传感器的数据线经航空插头连接至数据采集器。

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