CN110441228A - 考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置及方法，本方案考虑土体温度效应、操作简单，实用性较强，且成本较低，能够满足工程设计的需要。所述装置包括试验模型箱、模型管道、顶部加载板、竖向堆载、温度控制系统和牵引检测装置，模型管道的两端露出试验模型箱两侧并与试验模型箱滑动连接，所述试验模型箱两侧分别设置温度控制系统和牵引检测装置，所述模型管道内设置有温度加载系统和温度传感器。所述方法步骤包括准备试验所需土样；进行管道与黏土轴向摩擦试验；进行常温对照试验，绘制不同温度条件下位移与摩擦力的关系曲线；分析量化得到摩擦力的变化规律。
Description
技术领域
本发明属于与海洋能源管道工程相关的，在室内试验中用于结构与土界面力学特性测定的技术领域，涉及一种用于测定土在不同升温条件下结构与土的轴向摩擦特性的试验装置。
背景技术
随着人民生活水平的提高，对于能源的消耗日益增长，全球70％以上的油气资源蕴藏在海底。在这样的背景下，我国也在大力进行着海洋油气资源的开发，因此大量的管道运输工程，尤其是海洋管道需要建设。而由于海洋管道在运输高温高压油气过程中，管道本身受着高温高压油气的影响而温度升高，导致管道膨胀，同时产生巨大轴向抗力，引起“走管”现象；而在管道本身具有一定初始缺陷时会产生巨大弯矩，诱发管道整体屈曲或局部屈曲。与此同时管道温度升高引起周围土层温度变化，周围黏土受到温度影响后工程性质会有一定的变化。
在管道设计中，管道与黏土轴向相互作用力是非常重要的设计参数。传统研究主要将管道升温作为位移或者力荷载进行考虑，而如何同时考虑管道升温引起的周围黏土温度效应以及管道与黏土的相互作用成为了新的难点。因此，开发一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置具有重要的工程意义。
发明内容
本发明专利旨在提供现有技术中的管道与黏土轴向摩擦试验为考虑温度影响造成实验结果差异的不足之处，提供考虑黏土温度效应、操作简单，实用性较强，且成本较低，能够满足工程设计的需要的一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置，包括试验模型箱、模型管道、顶部加载板、竖向堆载、温度控制系统和牵引检测装置，所述试验模型箱顶端敞口，顶部加载板设置在试验模型箱的顶部，竖向堆载设置在顶部加载板的顶部，模型管道的两端露出试验模型箱两侧并与试验模型箱滑动连接，所述试验模型箱两侧分别设置温度控制系统和牵引检测装置，所述模型管道内设置有温度加载系统和温度传感器，所述温度加载系统和温度传感器分别连接温度控制系统，所述牵引检测装置连接模型管道。
作为优选，试验模型箱内底部设有排水层，所述排水层由土工布包裹砂砾石组成。
作为优选，顶部加载板底面设置有土工布。
作为优选，所述试验模型箱两侧分别设置有两个竖直延伸的条形槽，试验模型箱在条形槽处滑动连接有上活动槽板和下活动槽板，所述上活动槽板的下端以及下活动槽板的上端均设置有半圆形缺口，所述的两个半圆形缺口可拼接为一个圆形通孔，模型管道两端分别滑动连接两侧的圆形通孔。
作为优选，所述试验模型箱两侧分别竖直设置有一根钢轴杆，所述上活动槽板设有上滑动支座，下活动槽板设有下滑动支座，所述上滑动支座和下滑动支座分别滑动连接所述钢轴杆的上下两端。
作为优选，所述钢轴杆设有螺纹，钢轴杆分别在上滑动支座和下滑动支座下方设有活动螺栓。
作为优选，模型管道靠近牵引检测装置一端封闭且这一端设置有进水孔和出水孔，所述进水孔位于出水孔下方。
作为优选，模型管道靠近牵引检测装置一端设有高温控制阀。
作为优选，所述牵引检测装置包括绞盘、步进电机、钢绞线、轴力计和位移传感器，所述钢绞线两端分别连接模型管道和绞盘，钢绞线上设置轴力计和位移传感器，所述步进电机驱动绞盘。
作为优选，还包括数据采集器和计算机、温度传感器、孔压传感器，所述数据采集器连接轴力计和、位移传感器、温度传感器和孔压传感器，所述计算机连接数据采集器。
试验模型箱内放置待测土样，模型管道是取部分待测管道制成，使模型管道埋设于土样内。通过顶部加载板和竖向堆载使土样进行加载固结。上活动槽板和下活动槽板用于调节模型管道两端的高度位置，使模型管道和土样一起加载固结，再通过活动螺栓和钢轴杆进行竖直反向的定位。牵引检测装置对模型管道施加拉力，通过轴力计和位移传感器测得模型管道开始发生横向位移时的拉力，从而测得模型管道和土样的轴向摩擦系数。压模型管道内部安装有温度加载系统和温度传感器，模型管道端部具有注水孔、出水孔、高温保护阀门和钢环，通过注水孔对模型管道内部进行注水后，可以通过外接温度控制系统控制温度加载系统对模型管道进行加热和制冷，内置温度传感器可实时反馈管道内部温度，并通过温度控制系统对管道温度进行自动控制，高温保护阀门可避免高温引起水膨胀导致管道内部应力增大。试验模型箱前后有开槽，且具有上活动槽板和下活动槽板，试验时模型管道可伴随着黏土一同固结，固结完成后即可打开活动槽板进行试验，无需在黏土固结完成后再插入模型管道，大大降低了对黏土的扰动，同时可将温度传感器和孔压传感器从侧面插入黏土的不同位置，简单方便，试验可以更加准确地反映管道与黏土的轴向摩擦。
本发明同时提供的一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置的试验方法，包括以下步骤：
步骤一，准备试验所需土样：
步骤101，在试验模型箱底部铺设排水层，在试验模型箱内壁涂抹硅脂，将模型管道预先放置于试验模型箱侧面的上活动槽板与下活动槽板形成的圆形通孔中，同时将搅拌好的试验黏土的泥浆倒入，打开排水阀；
步骤102，静置一天后，抽干黏土顶层浮水，铺设土工布，并吊装放入顶部加载板，分级放置竖向堆载，同时调整活动螺栓使得上滑动支座与下滑动支座能够在黏土固结的同时向下运动，从而保证管道随着黏土固结一同运动，并保证上活动槽板和下活动槽板始终保证与模型管道紧紧闭合；
步骤二，进行管道与黏土轴向摩擦试验：
步骤201，黏土固结完毕后，将上活动槽板与下活动槽板打开，将温度传感器和孔压传感器插入黏土中；
步骤202，打开温度控制系统，控制温度加载系统将模型管道温度提升至试验选定温度，通过数据采集器实时监测温度传感器与孔压传感器的数据变化；
步骤203，待孔压消散后，调整步进电机的高度，与模型管道位于同一高度，安装步进电机与模型管道之间的位移传感器、轴力计以及钢绞线，开动步进电机驱动钢绞线拉动模型管道，同时采集试验过程位移传感器、轴力计和孔压传感器的数据；
步骤204，试验结束后，卸除竖向堆载和顶部加载板，移除土工布，取土样进行单元强度试验，得到黏土的不排水抗剪强度，之后挖除黏土，完成整个试验；
步骤三，重复步骤一至步骤二，进行常温对照试验，并在不同温度下进行多组试验，得到多组不同温度情况下的试验结果，绘制不同温度条件下位移与摩擦力的关系曲线；
步骤四，总结不同温度下管道与黏土轴向摩擦试验结果，结合黏土室内单位试验结果，分析量化得到在不同温度条件下管道与黏土轴向摩擦力的变化规律。具体计算公式如下：
黏土温度与不排水抗剪强度公式：
管道与黏土轴向摩擦力计算公式：
F＝αsuAL
将黏土温度与不排水抗剪强度公式、管道与黏土轴向摩擦力计算公式结合可得到，考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦力计算公式：
式中，su为黏土实际温度下的不排水抗剪强度；su0为黏土常温下室内单元试验测得的不排水抗剪强度；T为管道周围黏土的平均温度；T0为室内温度；θ为温度相关系数，数值取0.15；F为管道与黏土轴向摩擦力；α为黏土强度发挥系数；A为模型管道截面积；L为模型管道与黏土接触区域的长度。
上述试验方法是基于本发明申请中的考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置，具有以下有益效果：
在步骤101中，试验模型箱内壁中涂抹有硅脂，可以降低黏土与试验模型箱内壁的摩擦力，将顶部荷载传递至整个黏土。试验模型箱侧壁上具有下活动槽板和上活动槽板，两者形成圆形通孔，可在试验前预先放置模型管道，将试验模型箱侧壁闭合。同时顶部加载板下部设置有土工布，实现黏土的顶部排水。
在步骤102中，通过调节活动螺栓，在黏土固结过程中，调整上滑动支座与下滑动支座，可使与下滑动支座与上滑动支座连接的下活动槽板和上活动槽板，下活动槽板和上活动槽板带动管道向下运动，保证下活动槽板和上活动槽板始终保证与模型管道紧紧闭合，保证管道与黏土一同运动，并且不产生空隙。
在步骤201中，土体固结完毕后可以直接打开下活动槽板和上活动槽板，并可以直接将温度传感器与孔压传感器插入黏土中，解决了试验无法在管道周围布置传感器的问题。
在步骤202中，可以通过温度控制系统驱动温度加载系统，从而达到控制管道温度的要求，并且对管道的加热以及对黏土热量的传递与实际工况一致，能够更好的模拟实际工程中管道与黏土的轴向摩擦力。
在步骤三中，可以得到不同温度条件下位移与管土摩擦力的关系曲线，可对实际工程中不同温度条件下的管道设计提供依据。
在步骤四中，提供了一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦力计算方法，解决了工程中无法得到考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦力的难题。
附图说明
图1为本发明专利提供一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置的整体结构图。
图2为本发明专利提供一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置的局部剖视图。
图3为本发明专利提供一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置的侧视图。
图4为本发明专利提供一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置试验时的细部图。
图中：
1、试验模型箱；2、模型管道；3、温度加载系统；4、排水层；5、钢环；6、黏土；7、土工布；8、顶部加载板；9、竖向堆载；10、上活动槽板；11、下活动槽板；12、温度控制系统；13、步进电机；14、钢绞线；15、轴力计；16、位移传感器；17、高温控制阀；18、进水孔；19、出水孔；20、上滑动支座；21、下滑动支座；22、钢轴杆；23、活动螺栓；24、数据采集器；25、计算机；26、温度传感器；27、孔压传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。
实施例1：
如图1、图2所示，本发明实施例提供一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置，包括试验模型箱1、模型管道2、顶部加载板8、竖向堆载9、温度控制系统12和牵引检测装置，所述试验模型箱1顶端敞口，顶部加载板8设置在试验模型箱1的顶部，竖向堆载9设置在顶部加载板8的顶部，模型管道2的两端露出试验模型箱1两侧并与试验模型箱1滑动连接，所述试验模型箱1两侧分别设置温度控制系统12和牵引检测装置，所述模型管道2内设置有温度加载系统3和温度传感器，所述温度加载系统3和温度传感器分别连接温度控制系统12，所述牵引检测装置连接模型管道2。
试验模型箱1内底部设有排水层4，所述排水层4由土工布7包裹砂砾石组成。顶部加载板8底面设置有土工布7。
如图2、图3所示，所述试验模型箱1两侧分别设置有两个竖直延伸的条形槽，试验模型箱1在条形槽处滑动连接有上活动槽板10和下活动槽板11，所述上活动槽板10的下端以及下活动槽板11的上端均设置有半圆形缺口，所述的两个半圆形缺口可拼接为一个圆形通孔，模型管道2两端分别滑动连接两侧的圆形通孔。
所述试验模型箱1两侧分别竖直设置有一根钢轴杆22，所述上活动槽板10设有上滑动支座20，下活动槽板11设有下滑动支座21，所述上滑动支座20和下滑动支座21分别滑动连接所述钢轴杆22的上下两端。所述钢轴杆22设有螺纹，钢轴杆分别在上滑动支座20和下滑动支座21下方设有活动螺栓23。
模型管道2靠近牵引检测装置一端封闭且这一端设置有进水孔18和出水孔19，所述进水孔18位于出水孔19下方。模型管道2靠近牵引检测装置一端设有高温控制阀17。
所述牵引检测装置包括绞盘、步进电机13、钢绞线14、轴力计15和位移传感器16，所述钢绞线14两端分别连接模型管道2和绞盘，钢绞线14上设置轴力计15和位移传感器16，所述步进电机13驱动绞盘。
如图4所示，本申请的试验装置还包括数据采集器24和计算机25、温度传感器26、孔压传感器27。温度传感器26和孔压传感器27从侧面插入黏土6的不同位置。所述数据采集器24连接轴力计15、位移传感器16、温度传感器26和孔压传感器27，所述计算机25连接数据采集器24。本实施例中位移传感器16采用米朗KTF通用滑块式直线位移传感器，轴力计15采用JLBM拉压力传感器，数据采集器24采用INV3062A网络分布式采集分析仪。
试验模型箱1内放置待测土样，模型管道2是取部分待测管道制成，使模型管道2埋设于土样内。通过顶部加载板8和竖向堆载9使土样进行加载固结。上活动槽板10和下活动槽板11用于调节模型管道2两端的高度位置，使模型管道2和土样一起加载固结，再通过活动螺栓23和钢轴杆22进行竖直反向的定位。牵引检测装置对模型管道2施加拉力，通过轴力计15和位移传感器16测得模型管道2开始发生横向位移时的拉力，从而测得模型管道2和土样的轴向摩擦系数。压模型管道2内部安装有温度加载系统3和温度传感器，模型管道2端部具有注水孔、出水孔19、高温保护阀门和钢环5，通过注水孔对模型管道2内部进行注水后，可以通过外接温度控制系统12控制温度加载系统3对模型管道2进行加热和制冷，内置温度传感器可实时反馈管道内部温度，并通过温度控制系统12对管道温度进行自动控制，高温保护阀门可避免高温引起水膨胀导致管道内部应力增大。试验模型箱1前后有开槽，且具有上活动槽板10和下活动槽板11，试验时模型管道2可伴随着黏土6一同固结，固结完成后即可打开活动槽板进行试验，无需在黏土6固结完成后再插入模型管道2，大大降低了对黏土6的扰动，同时可将温度传感器25和孔压传感器26从侧面插入黏土6的不同位置，简单方便，试验可以更加准确地反映管道与黏土6的轴向摩擦。
实施例2：
本发明实施例同时提供的一种基于考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置的试验方法，包括以下步骤：
步骤一，准备试验所需土样：
步骤101，在试验模型箱底部铺设排水层，在试验模型箱内壁涂抹硅脂，将模型管道预先放置于试验模型箱侧面的上活动槽板与下活动槽板形成的圆形通孔中，同时将搅拌好的试验黏土的泥浆倒入，打开排水阀；
步骤102，静置一天后，抽干黏土顶层浮水，铺设土工布，并吊装放入顶部加载板，分级放置竖向堆载，同时调整活动螺栓使得上滑动支座与下滑动支座能够在黏土固结的同时向下运动，从而保证管道随着黏土固结一同运动，并保证上活动槽板和下活动槽板始终保证与模型管道紧紧闭合；
步骤二，进行管道与黏土轴向摩擦试验：
步骤201，黏土固结完毕后，将上活动槽板与下活动槽板打开，将温度传感器和孔压传感器插入黏土中；
步骤202，打开温度控制系统，控制温度加载系统将模型管道温度提升至试验选定温度，通过数据采集器实时监测温度传感器与孔压传感器的数据变化；
步骤203，待孔压消散后，调整步进电机的高度，与模型管道位于同一高度，安装步进电机与模型管道之间的位移传感器、轴力计以及钢绞线，开动步进电机驱动钢绞线拉动模型管道，同时采集试验过程位移传感器、轴力计和孔压传感器的数据；
步骤204，试验结束后，卸除竖向堆载和顶部加载板，移除土工布，取土样进行单元强度试验，得到黏土的不排水抗剪强度，之后挖除黏土，完成整个试验；
步骤三，重复步骤一至步骤二，进行常温对照试验，并在不同温度下进行多组试验，得到多组不同温度情况下的试验结果，绘制不同温度条件下位移与摩擦力的关系曲线；
步骤四，总结不同温度下管道与黏土轴向摩擦试验结果，结合黏土室内单位试验结果，分析量化得到在不同温度条件下管道与黏土轴向摩擦力的变化规律。具体计算公式如下：
黏土温度与不排水抗剪强度公式：
管道与黏土轴向摩擦力计算公式：
F＝αsuAL
将黏土温度与不排水抗剪强度公式、管道与黏土轴向摩擦力计算公式结合可得到，考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦力计算公式：
式中，su为黏土实际温度下的不排水抗剪强度；su0为黏土常温下室内单元试验测得的不排水抗剪强度；T为管道周围黏土的平均温度；T0为室内温度；θ为温度相关系数，数值取0.15；F为管道与黏土轴向摩擦力；α为黏土强度发挥系数；A为模型管道截面积；L为模型管道与黏土接触区域的长度。
步骤101中，试验模型箱内壁中涂抹有硅脂，可以降低黏土与试验模型箱内壁的摩擦力，将顶部荷载传递至整个黏土。试验模型箱侧壁上具有下活动槽板和上活动槽板，两者形成圆形通孔，可在试验前预先放置模型管道，将试验模型箱侧壁闭合。同时顶部加载板下部设置有土工布，实现黏土的顶部排水。
步骤102中，通过调节活动螺栓，在黏土固结过程中，调整上滑动支座与下滑动支座，可使与下滑动支座与上滑动支座连接的下活动槽板和上活动槽板，下活动槽板和上活动槽板带动管道向下运动，保证下活动槽板和上活动槽板始终保证与模型管道紧紧闭合，保证管道与黏土一同运动，并且不产生空隙。
步骤201中，土体固结完毕后可以直接打开下活动槽板和上活动槽板，并可以直接将温度传感器与孔压传感器插入黏土中，解决了试验无法在管道周围布置传感器的问题。
步骤202中，可以通过温度控制系统驱动温度加载系统，从而达到控制管道温度的要求，并且对管道的加热以及对黏土热量的传递与实际工况一致，能够更好的模拟实际工程中管道与黏土的轴向摩擦力。
步骤三中，可以得到不同温度条件下位移与管土摩擦力的关系曲线，可对实际工程中不同温度条件下的管道设计提供依据。
步骤四中，提供了一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦力计算方法，解决了工程中无法得到考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦力的难题。
以上所述实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。应指出的是，对于本领域技术人员可对本发明作各种改动，但这些都属于本发明保护范围。因此本发明的保护范围应该以所附权利要求书为准。
Claims (11)
1.一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置，其特征是，包括试验模型箱、模型管道、顶部加载板、竖向堆载、温度控制系统和牵引检测装置，所述试验模型箱顶端敞口，顶部加载板设置在试验模型箱的顶部，竖向堆载设置在顶部加载板的顶部，模型管道的两端露出试验模型箱两侧并与试验模型箱滑动连接，所述试验模型箱两侧分别设置温度控制系统和牵引检测装置，所述模型管道内设置有温度加载系统和温度传感器，所述温度加载系统和温度传感器分别连接温度控制系统，所述牵引检测装置连接模型管道。
2.根据权利要求1所述的一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置，其特征是，试验模型箱内底部设有排水层，所述排水层由土工布包裹砂砾石组成。
3.根据权利要求1所述的一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置，其特征是，顶部加载板底面设置有土工布。
4.根据权利要求1所述的一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置，其特征是，所述试验模型箱两侧分别设置有两个竖直延伸的条形槽，试验模型箱在条形槽处滑动连接有上活动槽板和下活动槽板，所述上活动槽板的下端以及下活动槽板的上端均设置有半圆形缺口，所述的两个半圆形缺口可拼接为一个圆形通孔，模型管道两端分别滑动连接两侧的圆形通孔。
5.根据权利要求4所述的一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置，其特征是，所述试验模型箱两侧分别竖直设置有一根钢轴杆，所述上活动槽板设有上滑动支座，下活动槽板设有下滑动支座，所述上滑动支座和下滑动支座分别滑动连接所述钢轴杆的上下两端。
6.根据权利要求5所述的一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置，其特征是，所述钢轴杆设有螺纹，钢轴杆分别在上滑动支座和下滑动支座下方设有活动螺栓。
7.根据权利要求1所述的一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置，其特征是，模型管道靠近牵引检测装置一端封闭且这一端设置有进水孔和出水孔，所述进水孔位于出水孔下方。
8.根据权利要求7所述的一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置，其特征是，模型管道靠近牵引检测装置一端设有高温控制阀。
9.根据权利要求1所述的一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置，其特征是，所述牵引检测装置包括绞盘、步进电机、钢绞线、轴力计和位移传感器，所述钢绞线两端分别连接模型管道和绞盘，钢绞线上设置轴力计和位移传感器，所述步进电机驱动绞盘。
10.根据权利要求9所述的一种考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验装置，其特征是，还包括数据采集器和计算机、温度传感器、孔压传感器，所述数据采集器连接轴力计和、位移传感器、温度传感器和孔压传感器，所述计算机连接数据采集器。
11.根据权利要求1所述的试验装置进行考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦试验的试验方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一，准备试验所需土样：
步骤101，在试验模型箱底部铺设排水层，在试验模型箱内壁涂抹硅脂，将模型管道预先放置于试验模型箱侧面的上活动槽板与下活动槽板形成的圆形通孔中，同时将搅拌好的试验黏土的泥浆倒入，打开排水阀；
步骤102，静置一天后，抽干黏土顶层浮水，铺设土工布，并吊装放入顶部加载板，分级放置竖向堆载，同时调整活动螺栓使得上滑动支座与下滑动支座能够在黏土固结的同时向下运动，从而保证管道随着黏土固结一同运动，并保证上活动槽板和下活动槽板始终保证与模型管道紧紧闭合；
步骤二，进行管道与黏土轴向摩擦试验：
步骤201，黏土固结完毕后，将上活动槽板与下活动槽板打开，将温度传感器和孔压传感器插入黏土中；
步骤202，打开温度控制系统，控制温度加载系统将模型管道温度提升至试验选定温度，通过数据采集器实时监测温度传感器与孔压传感器的数据变化；
步骤203，待孔压消散后，调整步进电机的高度，与模型管道位于同一高度，安装步进电机与模型管道之间的位移传感器、轴力计以及钢绞线，开动步进电机驱动钢绞线拉动模型管道，同时采集试验过程位移传感器、轴力计和孔压传感器的数据；
步骤204，试验结束后，卸除竖向堆载和顶部加载板，移除土工布，取土样进行单元强度试验，得到黏土的不排水抗剪强度，之后挖除黏土，完成整个试验；
步骤三，重复步骤一至步骤二，进行常温对照试验，并在不同温度下进行多组试验，得到多组不同温度情况下的试验结果，绘制不同温度条件下位移与摩擦力的关系曲线；
步骤四，总结不同温度下管道与黏土轴向摩擦试验结果，结合黏土室内单位试验结果，分析量化得到在不同温度条件下管道与黏土轴向摩擦力的变化规律，具体计算公式如下：
黏土温度与不排水抗剪强度公式：
管道与黏土轴向摩擦力计算公式：
F＝αsuAL
将黏土温度与不排水抗剪强度公式、管道与黏土轴向摩擦力计算公式结合可得到，考虑黏土温度效应的管道与黏土轴向摩擦力计算公式：
式中，su为黏土实际温度下的不排水抗剪强度；su0为黏土常温下室内单元试验测得的不排水抗剪强度；T为管道周围黏土的平均温度；T0为室内温度；θ为温度相关系数，数值取0.15；F为管道与黏土轴向摩擦力；α为黏土强度发挥系数；A为模型管道截面积；L为模型管道与黏土接触区域的长度。
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