(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211265884.4 (22)申请日 2022.10.17 (71)申请人 中海石油 （中国） 有限公司 地址 100010 北京市东城区朝阳门北 大街 25号 申请人 中海石油 （中国） 有限公司北京研究 中心 (72)发明人 贾旭　贾鲁生　黄俊　李琰程　 王德军　侯静　付丽宁　张倩楠　 (74)专利代理 机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 专利代理师 任文娟 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/08(2006.01) (54)发明名称 模拟软粘土海床中埋管轴向土相互作用的 装置及方法 (57)摘要 本发明涉及一种模拟软粘土海床中埋管轴 向土相互作用的装置及方法， 装置包括水槽； 试 验段土槽， 设置于水槽内； 软粘土海床， 装配于试 验段土槽内， 软粘土海床和两混凝土墙体上开设 有若干孔洞； 模型管道， 数量若干， 设置于若干孔 洞内； 管道轴向加载组件， 包括拉索和驱动部件， 拉索与模型管道连接， 驱动部件用于驱动拉索； 轴向土阻力测量部件， 其两端分别与拉索以及模 型管道连接， 用于测量模型管道的轴向土阻力； 轴向位移测量部件， 装配在水槽的侧壁上， 且与 模型管道同轴心设置， 用于测量模 型管道的轴向 位移； 数据同步采集系统， 分别与轴向土阻力测 量部件、 轴向位移测量部件连接， 用于采集模型 管道的轴向位移值和轴向土阻力值。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115541360 A 2022.12.30 CN 115541360 A 1.一种模拟软粘土海床中埋管轴向土相互作用的装置， 其特 征在于， 包括： 水槽； 试验段土槽， 设置于所述水槽内， 所述试验段土槽由两段平行设置的混凝土墙体(2)以 及所述水槽的两段侧壁围绕而成； 软粘土海床(3)， 装配于所述试验段土槽内， 所述软粘土海床(3)和两所述混凝土墙体 (2)上开设有 若干孔洞； 模型管道(1)， 数量若干， 设置 于若干所述 孔洞内； 管道轴向加载组件， 包括拉索(8)和驱动部件， 所述拉索(8)与所述模型管道(1)连接， 所述驱动部件用于驱动所述拉索(8)； 轴向土阻力测量部件， 其两端分别与所述拉索(8)以及所述模型管道(1)连接， 用于测 量所述模型 管道(1)的轴向土阻力； 轴向位移测量部件， 装配在所述水槽的侧壁上， 且与所述模型管道(1)同轴心设置， 用 于测量所述模型 管道(1)的轴向位移； 数据同步采集系统(18)， 分别与所述轴向土阻力测量部件、 所述轴向位移测量部件连 接， 用于采集所述模型 管道(1)的轴向位移值和轴向土阻力值。 2.根据权利要求1所述模拟软粘土海床中埋管轴向土相互作用的装置， 其特征在于， 所 述软粘土海床(3)通过如下步骤获得： 将粘土颗粒在搅拌容器 内与水拌均匀、 配置成泥浆， 然后灌入所述试验段土槽 中， 静置 数天， 直至所述软粘土海床(3)均匀固结， 原位测试所述软粘土海床(3)的土体强度， 使其达 到所需土体强度。 3.根据权利要求1所述模拟软粘土海床中埋管轴向土相互作用的装置， 其特征在于， 管 道轴向加载组件还包括定滑轮(7)， 所述拉索(8)绕过所述定滑轮(7)， 所述拉索(8)的第一 端与所述驱动部件的动力输出端连接， 第二端与所述轴向土阻力测量部件连接 。 4.根据权利要求1所述模拟软粘土海床中埋管轴向土相互作用的装置， 其特征在于， 所 述轴向位移测量部件为激光 位移传感器(6)。 5.根据权利要求1所述模拟软粘土海床中埋管轴向土相互作用的装置， 其特征在于， 所 述轴向土阻力测量部件为拉力传感器(5)。 6.根据权利要求1所述模拟软粘土海床中埋管轴向土相互作用的装置， 其特征在于， 所 述轴向土阻力测量部件与所述模型管道(1)相连接的一端洞口(14)上装配有法兰盘(10)， 所述法兰盘(10)与所述洞口(14)之间通过橡胶垫(1 1)密封。 7.根据权利要求1所述模拟软粘土海床中埋管轴向土相互作用的装置， 其特征在于， 所 述水槽上设置有透明窗口， 用于观察所述试验段土 槽中所述软粘土海床(3)的变化情况。 8.一种根据权利要求1 ‑7任意一项所述模拟软粘土海床中埋管轴向土相互作用的装置 的操作方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 根据设计试验埋设深度， 构建所述混凝土墙体(2)， 并预留所述模型管道( 1)的洞口 (14)， 并使 各所述模 型管道(1)就位， 在所述水槽的侧壁与所述洞口(14)对应的位置布置所 述定滑轮(7)； 制备所述软粘土海床(3)， 安装所述轴向位移测量部件和所述轴向土阻力测量部件， 连 接所述拉索(8)与所述模型 管道(1)；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115541360 A 2去掉所述洞口(14)处的密封部件， 所述管道轴向加载组件对所述模型管道(1)进行轴 向加载， 所述模型管道(1)轴向滑动， 同时， 通过所述数据同步采集系统(18)采集所述模型 管道(1)的轴向位移和轴向滑动土阻力， 驱动过程中， 可从所述水槽侧壁的玻璃窗口(15)拍 摄所述模 型管道(1)的运动过程， 在所述模 型管道(1)轴向运动一定距离后， 停止加载， 此时 即完成一次加载和测量； 所述模型管道(1)回到原位后， 重复利用所述管道轴向加载组件， 测量重塑海床土体的轴向土阻力。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115541360 A 3