CN208458796U - 一种泥石流作用油气管道实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种泥石流作用油气管道实验装置，其特征在于：包括支架，支架内部设置有物料槽，物料槽通过挡板连接有流通槽，流通槽连接有管道埋设槽，所述流通槽的侧表面对应设置有可滑动的侧高速摄像机，所述流通槽的上表面对应设置有可变换位置设置的上高速摄像机，所述流通槽内设置有侵蚀槽，所述侵蚀槽上活动设置有盖板，所述盖板上设置有压力传感器，可以记录更多的泥石流运动参数；在堆积区不同位置埋设管道，提高了实验效率；在流通区设置流通压力传感器，可以用于记录泥石流对基底的冲切力和剪切力；设计了一个流通槽角度指示器；在流通槽和物料槽上设计了刻度以方便记录物料堆积和泥石流运动情况。

Description

一种泥石流作用油气管道实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种实验装置，具体是指一种泥石流作用油气管道实验装置。

背景技术

现有的泥石流运动模拟实验系统，主要是通过流通槽阀门控制泥石流流体在直流通槽或弯流通槽内运动，并采用升降机控制流体的运动坡度。采用冲击力测试模块、高速摄像机监测泥石流的运动与堆积过程及其动力学参数。泥石流在运动过程中包括颗粒物质的分选、基底铲刮力的变化、松散堆积物的侵蚀等复杂动力现象，需要监测多个动力参数的变化过程。尤为重要的是在泥石流动力过程的同时，研究泥石流与油气管道的管-土、管-漂砾相互作用机理是主要的研究目的。

目前的管道泥石流实验装置存在以下技术缺陷：

(1)模拟管道灾种不明缺。管道设计单位以往的模拟实验将坡面或沟道泥石流与水毁、洪水等气象灾害混为一谈，或者将其归为水土流失，鲜有针对管道泥石流这一特殊的山地斜坡地质灾害的单独实验装置。

(2)模拟地表构筑物放冲撞较多，地埋构筑物较少。在泥石流-结构相互作用的模拟实验中，往往涉及挡墙、拦挡坝、柔性网、房屋、桥梁等地表结构物进。未有专门针对地埋管道的模拟实验装置。

(3)管道泥石流灾害特征参数测定不全。泥石流是主要由水和固体物质(泥沙、石块、漂木)组成的多相流体，形成机理复杂。管道泥石流流速、流量、冲击力等特征参数的获得主要通过泥石流的沟床和堆积体特征等静态参数反演获得，缺乏可信度。

(4)泥石流-管道相互作用机理不明。泥石流与管道是一个连续作用过程，因此需要对泥石流冲击过程中不同测点不同时刻的浆体运动速度进行测定才能精确的反映出其运动特性。在流通区设置压力传感器可以测得顺坡体或沟道运动过程中管道所受冲切力和剪切力的大小，从而能更加准确的研究管道的受力特性。

(5)管道敷设方式、埋深不可调节。传统的泥石流模拟装置功能单一，未考虑承灾体管道与泥石流沟道的相对位置变化，或者不能灵活的控制管道位置。

实用新型内容

为解决上述现有难题，本实用新型提供一种泥石流作用油气管道实验装置，在泥石流流通区的上表面和侧表面同时设置了可移动的高速摄像机，可以记录更多的泥石流运动参数；在堆积区不同位置埋设管道，提高了实验效率；在流通区设置流通压力传感器，可以用于记录泥石流对基底的冲切力和剪切力；设计了一个流通槽角度指示器；在流通槽和物料槽上设计了刻度以方便记录物料堆积和泥石流运动情况。

本实用新型采取的技术方案如下：一种泥石流作用油气管道实验装置，其特征在于：包括支架，所述支架内部设置有物料槽，所述物料槽通过挡板连接有流通槽，所述流通槽连接有管道埋设槽，所述管道埋设槽与立柱连接，所述流通槽的侧表面对应设置有可滑动的侧高速摄像机，所述流通槽的上表面对应设置有可变换位置设置的上高速摄像机，所述流通槽内设置有侵蚀槽，所述侵蚀槽上活动设置有盖板，所述盖板上设置有压力传感器。

进一步地，所述支架包括支架框，所述支架框包括左侧立柱支架、中间立柱支架、右侧立柱支架，所述右侧立柱支架上通过滑块与用于支撑物料槽及流通槽的倾斜支架的一端连接，所述倾斜支架的另一端与管道埋设槽一端铰接，所述管道埋设槽的另一端与立柱连接，所述支架的前侧设置有与倾斜支架对应的前侧支架，所述前侧支架上设置有侧高速摄像机，所述中间立柱支架上设置有与倾斜支架对应的上高速摄像机固定支架，所述上高速摄像机固定支架上设置有上高速摄像机，有利于更好的支撑物料槽及流通槽，有利于更好的固定上高速摄像机和侧高速摄像机。

进一步地，所述前侧支架上设置有倾斜滑轨，所述侧高速摄像机设置在倾斜滑轨上，所述上高速摄像机固定支架上对应设置有三处上高速摄像机固定座，所述上高速摄像机设置在上高速摄像机固定座上，通过变换高速摄像机在不同固定架的位置可以分别测得不同运动形态的泥石流上表面颗粒的运动速度。

进一步地，所述管道埋设槽内活动连接有地埋管道，可以灵活安装管道。

进一步地，所述流通槽设置在倾斜支架上与管道埋设槽内侧铰接，所述管道埋设槽内对应设置有一用于读取角度的刻度盘，所述流通槽内设置有与刻度盘对应的刻度线，有利于更好的调节流通槽的倾斜角度。

进一步地，所述倾斜支架下部对应设置有液压升降柱，便于更好的调节物料箱及流通槽的倾斜角度，模拟不同角度的泥石流冲击特性。

进一步地，所述侵蚀槽上设置有用于放置盖板的内槽台，所述盖板通过旋拧螺栓与内槽台固定，所述盖板上对应设置有压力传感器预留槽，便于更好的安装盖板以及压力传感器。

进一步地，所述侵蚀槽内堆积松散颗粒层，有利于更好的研究泥石流对管道的侵蚀。

进一步地，所述物料槽的箱壁、流通槽的侧壁、管道埋设槽侧壁上设置有刻度纸，可以记录物料堆积高度，以及不同粒径颗粒的堆积厚度；在流通槽侧壁上等距贴上刻度纸可以记录泥石流高度；沿管道埋设槽侧壁贴上刻度值可以利用高速摄像机记录泥石流龙头的运动情况。

进一步地，所述挡板与物料槽上的滑槽连接，所述挡板连接有拉绳，便于更好的控制挡板的打开和关闭。

采用上述结构本实用新型取得的有益效果如下：

(1)通过流通区的侧面设置可滑动高速摄像机可以测得流通区侧表面不同测点速度。在泥石流流动时通过调节高速摄像机滑槽测得沿流动方向不同位置时刻漂砾的运动速度，通过调节高速摄像机的高度可以测得侧剖面不同高度测点处不同时刻漂砾的运动速度。

(2)通过在泥石流上表面设置可变换位置的高速摄像机可以测得泥石流上表面不同位置不同时刻漂砾的运动速度。在流通区的上部设置了三处高速摄像机固定架，通过变换高速摄像机在不同固定架的位置可以分别测得不同运动形态的泥石流上表面颗粒的运动速度。

(3)在堆积槽通过布置固定孔的方式以灵活安装管道。在流通槽上布置了一个侵蚀槽，以进行侵蚀实验，研究泥石流对管道的侵蚀。在流通区设置了三个压力传感器可以对流通过程中对基底的动压力进行监测。通过测得泥石流运动过程中冲切力和剪切力的大小，从而能更加准确的研究泥石流-管道作用。

(4)综合泥石流水槽实验模型，提高实验效率。泥石流模拟材料预先制备好倒入物料箱，通过物料箱挡板控制泥石流启动时间。在堆积槽末端设置一根立杆支撑堆积槽，设置一片挡板防止物料洒落。取消了消力池、水箱、水泵、升降机等构件，使试验系统结构更加紧凑。可在堆积区不同位置固定埋设管道，模拟泥石流对不同埋深、不同位置的冲击作用。流通槽通过液压升降柱控制流通槽的高度，以此模拟不同角度的泥石流冲击特性。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的流通槽与管道埋设槽的结构示意图一；

图3为本实用新型的流通槽与管道埋设槽的结构示意图一；

图4为本实用新型的侵蚀槽的结构示意图；

图5为本实用新型的盖板结构示意图。

具体实施方式

结合附图，对本实用新型做进一步详细说明。

如图1-5所示，本实用新型提供一种泥石流作用油气管道实验装置，其特征在于：包括支架1，所述支架内部设置有物料槽3，所述物料槽通过挡板5连接有流通槽6，所述流通槽连接有管道埋设槽9，所述管道埋设槽9与立柱10连接，所述流通槽6的侧表面对应设置有可滑动的侧高速摄像机11，所述流通槽的上表面对应设置有可变换位置设置的上高速摄像机8，所述流通槽内设置有侵蚀槽12，所述侵蚀槽上活动设置有盖板13，所述盖板上设置有压力传感器14。

其中，所述支架包括支架框，所述支架框包括左侧立柱支架1-1、中间立柱支架1-2、右侧立柱支架1-3，所述右侧立柱支架上通过滑块与用于支撑物料槽及流通槽的倾斜支架1-4的一端连接，所述倾斜支架的另一端与管道埋设槽9一端铰接，所述管道埋设槽9的另一端与立柱10连接，所述支架的前侧设置有与倾斜支架对应的前侧支架1-5，所述前侧支架上设置有侧高速摄像机11，所述中间立柱支架1-2上设置有与倾斜支架对应的上高速摄像机固定支架7，所述上高速摄像机固定支架上设置有上高速摄像机8，有利于更好的支撑物料槽及流通槽，有利于更好的固定上高速摄像机和侧高速摄像机。

所述前侧支架上设置有倾斜滑轨2，所述侧高速摄像机设置在倾斜滑轨上，所述上高速摄像机固定支架7上对应设置有三处上高速摄像机固定座7-1，所述上高速摄像机设置在上高速摄像机固定座上，通过变换高速摄像机在不同固定架的位置可以分别测得不同运动形态的泥石流上表面颗粒的运动速度。

所述管道埋设槽内活动连接有地埋管道，管道埋设槽内设置有可作为埋地管道的锚固基础的固定孔9-1，可以灵活安装管道。

所述流通槽6设置在倾斜支架上与管道埋设槽内侧铰接，所述管道埋设槽9上对应设置有一用于读取角度的刻度盘9-2，所述流通槽6上设置有与刻度盘对应的刻度线6-1，有利于更好的调节流通槽的倾斜角度。

所述倾斜支架1-4下部对应设置有液压升降柱1-6，便于更好的调节物料箱及流通槽的倾斜角度，模拟不同角度的泥石流冲击特性。

所述侵蚀槽12上设置有用于放置盖板的内槽台12-1，所述盖板13通过旋拧螺栓13-1与内槽台固定，所述盖板上设置有固定螺纹孔13-2，所述盖板上对应设置有压力传感器预留槽13-3，便于更好的安装盖板以及压力传感器。

所述侵蚀槽内堆积松散颗粒层，有利于更好的研究泥石流对管道的侵蚀。

所述物料槽的箱壁、流通槽的侧壁、管道埋设槽侧壁上设置有刻度纸15，可以记录物料堆积高度，以及不同粒径颗粒的堆积厚度；在流通槽侧壁上等距贴上刻度纸可以记录泥石流高度；沿管道埋设槽侧壁贴上刻度值可以利用高速摄像机记录泥石流龙头的运动情况。

所述挡板与物料槽上的滑槽连接，所述挡板连接有拉绳4，便于更好的控制挡板的打开和关闭。

工作过程主要包括：

(1)泥石流物料的制备

按照试验要求预先制备好泥石流试验物料，并将物料倒入物料箱。在物料箱壁贴上刻度纸以记录物料堆积高度，以及不同粒径颗粒的堆积厚度。当物料高度达到挡板的3/4高度时，停止倒入物料。

(2)调整摄像机位置

高速摄像机固定架上布置有三个不同位置的高速摄像机支架。在流通槽侧壁上等距贴上刻度纸以记录泥石流高度。沿管道埋设槽侧壁贴上刻度值以便利用高速摄像机记录泥石流龙头的运动情况。按照试验要求调整好上高速摄像机的位置测得上表面不同测点不同时刻颗粒的运动速度。同时调整好滑轨的位置测得侧表面不同测点不同时刻颗粒的运动速度。

(3)设置管道

在管道埋设区按照试验要求设置不同埋深、不同敷设方式的管道，或者按照实验需要进行锚固。

(4)设置侵蚀松散堆积层

调整电动液压升降柱使流通槽达到预设的角度。利用带盖螺栓将侵蚀槽盖板打开，按照实验要求在侵蚀槽内堆积松散颗粒层，为了灵活控制侵蚀槽的位置和大小，可以用小盖板将堆积层的局部盖住。在侵蚀槽盖板预留孔上安装压力传感器，进行侵蚀实验时直接在侵蚀槽内安装压力传感器。开启高速摄像机，向上匀速拉起拉绳控制实验要求的流量，使物料流入流通槽。测得一组数据时候，用清水冲洗净实验残料，并变换高速摄像机的位置准备下一次测试。

以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种泥石流作用油气管道实验装置，其特征在于：包括支架，所述支架内部设置有物料槽，所述物料槽通过挡板连接有流通槽，所述流通槽连接有管道埋设槽，所述管道埋设槽与立柱连接，所述流通槽的侧表面对应设置有可滑动的侧高速摄像机，所述流通槽的上表面对应设置有可变换位置设置的上高速摄像机，所述流通槽内设置有侵蚀槽，所述侵蚀槽上活动设置有盖板，所述盖板上设置有压力传感器。

2.根据权利要求1所述的一种泥石流作用油气管道实验装置，其特征在于：所述支架包括支架框，所述支架框包括左侧立柱支架、中间立柱支架、右侧立柱支架，所述右侧立柱支架上通过滑块与用于支撑物料槽及流通槽的倾斜支架的一端连接，所述倾斜支架的另一端与管道埋设槽一端铰接，所述管道埋设槽的另一端与立柱连接，所述支架的前侧设置有与倾斜支架对应的前侧支架，所述前侧支架上设置有侧高速摄像机，所述中间立柱支架上设置有与倾斜支架对应的上高速摄像机固定支架，所述上高速摄像机固定支架上设置有上高速摄像机。

3.根据权利要求2所述的一种泥石流作用油气管道实验装置，其特征在于：所述前侧支架上设置有倾斜滑轨，所述侧高速摄像机设置在倾斜滑轨上，所述上高速摄像机固定支架上对应设置有三处上高速摄像机固定座，所述上高速摄像机设置在上高速摄像机固定座上。

4.根据权利要求1所述的一种泥石流作用油气管道实验装置，其特征在于：所述管道埋设槽内活动连接有地埋管道。

5.根据权利要求1所述的一种泥石流作用油气管道实验装置，其特征在于：所述流通槽设置在倾斜支架上与管道埋设槽内侧铰接，所述管道埋设槽内对应设置有一用于读取角度的刻度盘，所述流通槽内设置有与刻度盘对应的刻度线。

6.根据权利要求2所述的一种泥石流作用油气管道实验装置，其特征在于：所述倾斜支架下部对应设置有液压升降柱。

7.根据权利要求1所述的一种泥石流作用油气管道实验装置，其特征在于：所述侵蚀槽上设置有用于放置盖板的内槽台，所述盖板通过旋拧螺栓与内槽台固定，所述盖板上对应设置有压力传感器预留槽。

8.根据权利要求1所述的一种泥石流作用油气管道实验装置，其特征在于：所述侵蚀槽内堆积松散颗粒层。

9.根据权利要求1所述的一种泥石流作用油气管道实验装置，其特征在于：所述物料槽的箱壁、流通槽的侧壁、管道埋设槽侧壁上设置有刻度纸。

10.根据权利要求1所述的一种泥石流作用油气管道实验装置，其特征在于：所述挡板与物料槽上的滑槽连接，所述挡板连接有拉绳。