CN212340860U - 隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统，该测试系统包括：纵向加载装置，其用于对所述隔水导管复合管柱的桩头进行纵向静力压载；沿纵向布置于所述隔水导管复合管柱的桩头的沉降量传感器，其用于测量所述隔水导管复合管柱的桩头的沉降量；多个第一应变传感器，其沿纵向布置于所述钻井隔水导管的外壁；多个第二应变传感器，其沿纵向布置于所述表层套管的外壁。通过本实用新型，可以提高测试获取的隔水导管复合管柱的极限承载力值的准确性。

Description

隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统

技术领域

本实用新型涉及海洋钻井装备的技术领域，尤其涉及一种隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统。

背景技术

钻井隔水导管是海洋油气钻井作业中连接井口设备与海底油气藏的关键装备，钻井隔水导管不仅为钻井液提供循环通道，更为井口设备提供承载力，保证井口设备稳定在预定位置。

钻井隔水导管的承载力主要由钻井隔水导管与土壤之间的侧向摩擦力来提供。在完井阶段，通过向钻井隔水导管与表层套管之间所形成的环空中注入水泥浆，凝固后形成钻井隔水导管-水泥环-表层套管的钻井隔水导管复合管柱结构。钻井隔水导管复合管柱的形成，将钻井隔水导管与表层套管固结为一个整体，增加了管柱整体与土壤之间的侧向摩擦力，从而进一步提高了钻井隔水导管的承载能力及稳定性。

在利用钻井隔水导管复合管柱结构承担井口设备时，需要根据极限承载力数据来设计钻井隔水导管的入泥深度。一方面，钻井隔水导管复合管柱结构的极限承载力测算值相对实际值过小时，可能造成承载力不足，导致发生井口下沉失稳等安全事故；另一方面，钻井隔水导管复合管柱结构的极限承载力测算值相对实际值过大时，会带来经济上的浪费，钻井隔水导管打桩拒锤等安全事故，同样威胁钻井作业安全。但是，目前缺少进行钻井隔水导管复合管柱结构的承压模拟测试的装置，因而难以获取准确的极限承载力值，给钻井井身结构设计带来了困难，增加了保障钻井隔水导管与井口的安全的难度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统，以提高测试获取的隔水导管复合管柱的极限承载力值的准确性。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本实用新型提供一种隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统，用于对隔水导管复合管柱进行纵向加载的测试，所述隔水导管复合管柱包括钻井隔水导管、设于所述钻井隔水导管内的表层套管、和设于所述钻井隔水导管与所述表层套管之间的环空水泥环；所述测试系统包括：

纵向加载装置，其用于对所述隔水导管复合管柱的桩头进行纵向静力压载；

沿纵向布置于所述隔水导管复合管柱的桩头的沉降量传感器，其用于测量所述隔水导管复合管柱的桩头的沉降量；

多个第一应变传感器，其沿纵向布置于所述钻井隔水导管的外壁；

多个第二应变传感器，其沿纵向布置于所述表层套管的外壁。

在优选的实施方式中，所述测试系统包括固设的沉降基准梁，所述沉降基准梁位于所述隔水导管复合管柱的一侧且沿水平方向设置，所述沉降量传感器具有固定端和测量端，所述固定端和所述测量端分别与所述隔水导管复合管柱的桩头、和所述沉降基准梁一一对应地连接。

在优选的实施方式中，所述测试系统包括多个所述沉降基准梁，多个所述沉降基准梁包括第一沉降基准梁和第二沉降基准梁；在水平面的投影上，所述第一沉降基准梁和所述第二沉降基准梁平行设置且关于所述钻井隔水导管的一条直径对称；所述第一沉降基准梁连接有至少一个所述沉降量传感器，连接于所述第一沉降基准梁的至少一个所述沉降量传感器包括第一沉降量传感器；所述第二沉降基准梁连接有至少一个所述沉降量传感器，连接于所述第二沉降基准梁的至少一个所述沉降量传感器包括第二沉降量传感器，所述第一沉降量传感器和所述第二沉降量传感器关于所述钻井隔水导管的轴线对称。

在优选的实施方式中，所述沉降基准梁设有供液体流动的流通槽，所述流通槽设置有出水口与进水口。

在优选的实施方式中，所述钻井隔水导管的外壁设有应变传感器保护结构，所述应变传感器保护结构包括保护槽和固接于所述保护槽内的固定保护层；在所述钻井隔水导管上，所述保护槽固定于所述钻井隔水导管的外壁，所述第一应变传感器设于所述保护槽内，所述固定保护层包裹所述第一应变传感器。

在优选的实施方式中，所述固定保护层为多层结构，所述固定保护层包括固定层、内保护层和外保护层，所述固定层设于所述钻井隔水导管的外壁与所述第一应变传感器之间，所述第一应变传感器、所述内保护层和所述外保护层由内往外依次分布，所述外保护层的材料采用环氧树脂。

在优选的实施方式中，所述表层套管的外壁设有应变传感器保护结构，所述应变传感器保护结构包括保护槽和固接于所述保护槽内的固定保护层；在所述表层套管上，所述保护槽固定于所述表层套管的外壁，所述第二应变传感器设于所述保护槽内，所述固定保护层包裹所述第二应变传感器。

在优选的实施方式中，所述固定保护层为多层结构，所述固定保护层包括固定层、内保护层和外保护层，所述固定层设于所述表层套管的外壁与所述第二应变传感器之间，所述第二应变传感器、所述内保护层和所述外保护层由内往外依次分布，所述外保护层的材料采用环氧树脂。

在优选的实施方式中，所述应变传感器保护结构包括多个设于所述保护槽内的隔板，所述隔板固接于所述保护槽的内壁，多个所述隔板沿所述纵向间隔分布。

在优选的实施方式中，所述纵向加载装置包括加载主梁、连接钢筋、液压千斤顶、多个加载副梁和多个反力锚桩；多个所述反力锚桩围绕所述隔水导管复合管柱设置，所述加载副梁的两端分别通过所述连接钢筋与所述反力锚桩连接；所述加载主梁连接于所述加载副梁的下方，且与所述加载副梁抵接；所述液压千斤顶沿纵向设置，且分别与所述隔水导管复合管柱的桩头和所述加载主梁连接。

在优选的实施方式中，所述纵向加载装置包括重力块、堆载平台、支撑架和液压千斤顶，所述堆载平台通过所述支撑架固定于所述隔水导管复合管柱的上方，所述堆载平台能够承载所述重力块；所述液压千斤顶沿纵向设置，且分别与所述隔水导管复合管柱的桩头和所述堆载平台连接。

在优选的实施方式中，所述钻井隔水导管复合管柱的桩头连接有沿纵向设置的定位扶正槽，所述液压千斤顶安装于所述定位扶正槽内。

本实用新型的特点及优点是：

采用本实用新型提供的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统进行承压模拟测试，对隔水导管复合管柱的桩头施加纵向静力压载，并采集施加的纵向静力压载的大小，第一应变传感器测量钻井隔水导管沿纵向的应变，第二应变传感器测量表层套管沿纵向的应变，沉降量传感器测量隔水导管复合管柱的桩头的沉降量，可以了解到沉降量、钻井隔水导管沿纵向的应变和表层套管沿纵向的应变，与纵向静力压载的大小之间的关系，从而判定隔水导管复合管柱所能承载的纵向静力压载的极限承载力值，提高了测试获取的极限承载力值的准确度，依据该极限承载力值，有利于为钻井井身结构设计提供经济、科学且合理的钻井隔水导管复合管柱入泥深度，保证钻井隔水导管与井口的稳定安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统的整体结构示意图；

图2为图1所示的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统中的隔水导管复合管柱的结构示意图；

图3为本实用新型提供的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统采用反力桩压载时的压载示意图；

图4为本实用新型提供的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统采用反力桩压载时的纵向加载装置的侧视图；

图5为本实用新型提供的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统采用反力桩压载时的纵向加载装置的俯视图；

图6为本实用新型提供的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统采用重力块压载时的纵向加载装置的侧视图；

图7为本实用新型提供的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统中的第一应变传感器、第二应变传感器和沉降量传感器的安装示意图；

图8为本实用新型提供的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统中的第一应变传感器的保护结构的示意图；

图9为图8中的第一应变传感器的局部放大图；

图10为使用本实用新型提供的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统的测试方法的示意图；

图11为本实用新型提供的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统中的钻井隔水导管的局部示意图；

图12本实用新型提供的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统中的沉降基准梁的结构示意图。

附图标号说明：

10、隔水导管复合管柱；101、纵向；

11、钻井隔水导管；12、表层套管；13、环空水泥环；14、固井水泥环；15、井口连接头；16、定位扶正槽；

20、沉降量传感器；201、第一沉降量传感器；202、第二沉降量传感器；21、沉降基准梁；2101、第一沉降基准梁；2102、第二沉降基准梁；211、流通槽；212、出水口；213、进水口；214、盖板；22、基准梁垫块；

31、第一应变传感器；32、第二应变传感器；

40、应变传感器保护结构；41、保护槽；411、扁钢；412、隔板；42、固定保护层；421、固定层；422、内保护层；423、外保护层；

50、纵向加载装置；501、控制器；502、数据采集器；

51、加载主梁；511、主梁支撑柱；52、加载副梁；53、连接钢筋；54、反力锚桩；55、液压千斤顶；56、载荷传感器；57、液压泵；

61、重力块；62、堆载平台；63、支撑架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

本实用新型提供了一种隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统，如图1、图2、图4和图6所示，该测试系统包括：隔水导管复合管柱10、纵向加载装置50、沉降量传感器20、多个第一应变传感器31和多个第二应变传感器32；隔水导管复合管柱10包括钻井隔水导管11、设于钻井隔水导管11内的表层套管12、和设于钻井隔水导管11与表层套管12之间的环空水泥环13；纵向加载装置50用于对隔水导管复合管柱10的桩头进行纵向静力压载；沉降量传感器20沿纵向101布置于隔水导管复合管柱10的桩头，其用于测量隔水导管复合管柱10的桩头的沉降量；多个第一应变传感器31沿纵向101布置于钻井隔水导管11的外壁；多个第二应变传感器32沿纵向101布置于表层套管12的外壁。

采用该测试系统进行承压模拟测试，对隔水导管复合管柱10的桩头施加纵向静力压载，并采集施加的纵向静力压载的大小，第一应变传感器31测量钻井隔水导管11沿纵向101的应变，第二应变传感器32测量表层套管12沿纵向101的应变，沉降量传感器20测量隔水导管复合管柱10的桩头的沉降量，可以了解到沉降量、钻井隔水导管11沿纵向101的应变和表层套管12沿纵向101的应变，与纵向静力压载的大小之间的关系，从而判定隔水导管复合管柱10所能承载的纵向静力压载的极限承载力值，提高了测试获取的极限承载力值的准确度，依据该极限承载力值，有利于为钻井井身结构设计提供经济、科学且合理的钻井隔水导管复合管柱10入泥深度，保证钻井隔水导管11与井口的稳定安全。

为了便于理解，下面分四部分来介绍该隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统。

测试方法

本实用新型提供的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统可以按照图10所示的测试方法工作，如图1和图10所示，该测试方法包括：步骤S10，安装隔水导管复合管柱10，隔水导管复合管柱10包括钻井隔水导管11、设于钻井隔水导管11内的表层套管12、和设于钻井隔水导管11与表层套管12之间的环空水泥环13；步骤S20，在钻井隔水导管11的外壁沿纵向101布置多个第一应变传感器31，在表层套管12的外壁沿纵向101布置多个第二应变传感器32；步骤S30，在隔水导管复合管柱10的桩头布置用于测量隔水导管复合管柱10的桩头的沉降量的沉降量传感器20，沉降量传感器20沿纵向101设置；步骤S40，布置用于对隔水导管复合管柱10的桩头进行纵向静力压载的纵向加载装置50；步骤S50，纵向加载装置50对隔水导管复合管柱10的桩头施加纵向静力压载，采集纵向静力压载的压力大小、沉降量传感器20的沉降量大小、第一应变传感器31的应变大小和第二应变传感器32的应变大小。

隔水导管复合管柱

步骤S10中，基于海上钻井井身结构特点，设计隔水导管复合管柱10的测试模型；结合海上钻井作业流程，完成成桩步骤。

该测试系统以钻井隔水导管复合管柱10为主要研究对象。钻井隔水导管复合管柱10的成桩步骤包括：打桩步骤，利用柴油打桩锤或液压打桩锤将钻井隔水导管11锤入地下；钻井步骤，在钻井隔水导管11内部用钻头钻开井眼，将表层套管12连续下入至井眼底部；固井步骤，利用固井设备将预制的水泥浆注入钻井隔水导管11与表层套管12之间的环空、和表层套管12和土壤之间的环空中。水泥从下往上返，在表层套管12与土壤之间形成固井水泥环14，在表层套管12与钻井隔水导管11之间形成环空水泥环13。

优选地，如图2所示，钻井隔水导管复合管柱10还包括井口连接头15，井口连接头15设置于表层套管12的顶部。成桩时，待水泥浆凝固为水泥环后利用井口连接头15将钻井隔水导管11和表层套管12进行焊接，完成成桩。

测量装置

该测量装置主要用于对桩头沉降量的测量与采集、以及对桩身应变的测量和采集，该测量装置包括沉降量传感器20、第一应变传感器31和第二应变传感器32。上述测试方法中，步骤S20可以在步骤S10中的隔水导管复合管柱10下入地下之前实施。

先介绍桩头沉降量的测量与采集。如图1所示，在隔水导管复合管柱10的桩头布置沉降量传感器20，沉降量传感器20沿纵向101设置，用于测量在纵向加载的载荷下隔水导管复合管柱10的桩头的沉降量。

进一步地，该测试系统包括固设的沉降基准梁21，沉降基准梁21位于隔水导管复合管柱10的一侧且沿水平方向设置，沉降量传感器20包括固定端和测量端，沉降量传感器20的固定端和测量端分别与沉降基准梁21、和隔水导管复合管柱10的桩头连接，沉降基准梁21为沉降量传感器20提供了测量原点，以沉降基准梁21为测量基准，有利于提高测量沉降量的准确性。沉降量传感器20的固定端和测量端中的一个与沉降基准梁21连接，另一个与隔水导管复合管柱10的桩头连接，以测量隔水导管复合管柱10的桩头相对于沉降基准梁21发生的位移。例如：可以将沉降量传感器20安装于沉降基准梁21，使沉降量传感器20的测量端与隔水导管复合管柱10的桩头连接。

进一步地，该测试系统包括布置基准梁垫块22，沉降基准梁21可以为工字钢，基准梁垫块22为平整的水泥块，沉降基准梁21和基准梁垫块22组成了沉降量传感器20测量基准，为沉降量传感器20提供更稳定的测量原点。

在本实用新型的一实施方式中，沉降基准梁21设有供液体流动的流通槽211，流通槽211设置出水口212与进水口213，利用水泵循环流通槽内的液体，保证水温恒定，以减少沉降基准梁21发生热胀冷缩，保障测量基准的准确稳定。沉降基准梁21可以选取槽钢梁，以槽钢梁上的槽道作为流通槽211，具体地，如图12所示，槽钢梁的横截面呈矩形，且在一侧设有开口，在该开口处密封连接盖板214，槽钢梁两头封堵，中间蓄水，形成供液体流动的流通槽211。作为另一种实施方式，沉降基准梁21还可以采用方管，方管的方形孔作为流通槽211。

沉降量传感器20可以布置于隔水导管复合管柱10的桩头外表面。如图1和图7所示，沉降量传感器20可以设置在隔水导管复合管柱10桩头的井口连接头15与沉降基准梁21之间，沉降量传感器20测量桩头相对于沉降基准梁21的纵向沉降量，并反馈至控制器。

沉降量传感器20包括固定端、测量端与显示屏，固定端可利用磁铁将沉降量传感器20吸附固定于隔水导管试验复合管柱外壁；测量端为可伸缩的测量杆体结构，测量端接触沉降基准梁21并调零作为测量起点；显示屏可以实时显示位移传感器示数。沉降量传感器20可以借助无线传输方式将桩头相对于沉降基准梁21的位移量信号实时准确传输至控制器501。

沉降量传感器20可以采用光电传感器，通过测量隔水导管复合管柱10桩头沿纵向101的位移，来表征隔水导管复合管柱10桩头沿纵向101的沉降量。沉降量传感器20可以为百分表，百分表具有可伸缩的测量杆体，该测量杆体作为测量端，设置在隔水导管复合管柱10桩头与沉降基准梁21之间，该测量杆体沿纵向101设置，当该测量杆体被压缩时，驱使百分表的度数改变，以表征隔水导管复合管柱10桩头沿纵向101的沉降量，具有测量灵敏度高的优点。

隔水导管复合管柱10的桩头可以设置多个沉降量传感器20，多个沉降量传感器20的测量点可以相对于经过钻井隔水导管11的轴线的平面对称设置。优选地，沉降量传感器20的测量点绕钻井隔水导管11的轴线均匀分布；在一具体实施例中，该测试系统采取6个沉降量传感器20沿桩周每隔60°均匀分布的方案，6个沉降量传感器20固定于同一水平面，桩头沉降量取6个沉降量传感器20读数平均值，多个沉降量传感器20布置方案既可提高桩头位移量的测量准确性，又可以对比不同方向上的沉降量传感器20示数，判断桩头偏移方向与偏移角度。

在本实用新型的一实施方式中，如图1所示，该测试系统包括多个沉降基准梁21，即沉降基准梁21的数量可以是两个，也可以是两个以上；多个沉降基准梁21包括第一沉降基准梁2101和第二沉降基准梁2102，在水平面的投影上，第一沉降基准梁2101和第二沉降基准梁2102平行设置且关于钻井隔水导管11的一条直径对称；第一沉降基准梁2101连接有至少一个沉降量传感器20，即连接于第一沉降基准梁2101的沉降量传感器20的数量可以是一个，也可以是多个；第二沉降基准梁2102连接有至少一个沉降量传感器20，即连接于第二沉降基准梁2102的沉降量传感器20的数量可以是一个，也可以是多个；连接于第一沉降基准梁2101的沉降量传感器20包括第一沉降量传感器201，连接于第二沉降基准梁2102的沉降量传感器20包括第二沉降量传感器202，第一沉降量传感器201和第二沉降量传感器202关于钻井隔水导管11的轴线对称。取第一沉降量传感器201和第二沉降量传感器202的平均值，可以使测量得到的沉降量值更准确，根据第一沉降量传感器201的测量值与第二沉降量传感器202的测量值之间的差值，可以了解隔水导管复合管柱10是否发生弯折、以及发生弯折的程度。

纵向加载时，测量桩头沉降量的现场操作步骤可以包括以下步骤：(1)在桩周四个方向放置四个槽钢梁，作为沉降基准梁21；(2)沉降基准梁21两头封堵，设置进水口213与出水口212，循环恒温水，规避沉降基准梁21的热胀冷缩，保证沉降基准梁21作为位移基准的参考的稳定性；(3)在桩头选取一个平面，沿着桩周每隔60度选取一个沉降量传感器20的布置点；(4)将6个沉降量传感器20利用磁铁吸附固定于预设的布置点处，保证沉降量传感器20固定点处于同一水平面上，调整沉降量传感器20的固定位置，使其测量端的伸缩杆接触沉降基准梁21；(5)在隔水导管复合管柱10桩头周围装设无线信号发射装置，使得监测终端可以实时获取沉降量传感器20的数据；(6)调零沉降量传感器20，以此作为监测零点开始试验。

接下来介绍桩身应变的测量与采集。如图1和图7所示，在钻井隔水导管11的外壁沿纵向101布置多个第一应变传感器31，在表层套管12的外壁沿纵向101布置多个第二应变传感器32。钻井隔水导管11的轴线与表层套管12的轴线相平行，优选地两者相重合；以钻井隔水导管11的轴线方向为纵向101。

第一应变传感器31可以采用光纤应变传感器，在加载步骤中，第一应变传感器31连续测量钻井隔水导管11表面应变信号，并将应变信号通过控制器501存储在数据采集器502。第二应变传感器32可以采用光纤应变传感器，在加载步骤中，第一应变传感器31连续测量表层套管12表面应变信号，并将应变信号通过控制器501存储在数据采集器502。

第一应变传感器31可以沿纵向101等间距分布，第二应变传感器32可以沿纵向101等间距分布。根据试验场地土质资料，结合试验场地土质分层情况试验所用复合管柱结构，采取“整体均匀，局部加密”的方案灵活设置第一应变传感器31和第二应变传感器32的布置点，在土体分层复杂、力学性质变化较大以及隔水导管复合管柱10变径位置与桩端位置，加密布置第一应变传感器31和第二应变传感器32的布置点，以保证试验数据科学、全面、详实。优选地，钻井隔水导管11和表层套管12沿纵向的重叠部分，第一应变传感器31的纵向位置与第二应变传感器32的纵向位置相互对应，即在纵向101一高度的一个横截面上，钻井隔水导管11上设有第一应变传感器31，表层套管12上设有第二应变传感器32，便于了解在一个横截面上应变在内外不同位置的分布情况。

为了减少第一应变传感器31在成桩步骤和运行过程中受损，钻井隔水导管11的外壁设有应变传感器保护结构40。为了保护第二应变传感器32，表层套管12的外壁设有应变传感器保护结构40。如图8和图9所示，应变传感器保护结构40包括保护槽41和固接于保护槽41内的固定保护层42；在钻井隔水导管11上，保护槽41固定于钻井隔水导管11的外壁，第一应变传感器31设于保护槽41内，固定保护层42包裹第一应变传感器31；在表层套管12上，保护槽41固定于表层套管12的外壁，第二应变传感器32设于保护槽41内，固定保护层42包裹第二应变传感器32，应变传感器保护结构40能对第一应变传感器31和第二应变传感器32起到保护作用，在钻井隔水导管11和表层套管12下入过程中，可以减少第一应变传感器31和第二应变传感器32受到损伤。固定保护层42可以采用能固接的胶水来制作；第一应变传感器31贴设于钻井隔水导管11的外壁的保护槽41内，固定保护层42成型于保护槽41内，对第一应变传感器31起到固定和保护作用；第二应变传感器32贴设于表层套管12的外壁的保护槽41内，固定保护层42成型于保护槽41内，对第二应变传感器32起到固定和保护作用。

固定保护层42可以为单层结构，也可以为多层结构。进一步地，固定保护层42包括固定层421、内保护层422和外保护层423。下面以设于第一应变传感器31外的应变传感器保护结构40为例，对应变传感器保护结构40进行说明。

保护槽41设有槽形通道，该槽形通道用于布置第一应变传感器31，以及铺设数据传输线。保护槽41包括对称布置的两块扁钢411，槽形通道成形于两块扁钢411之间；保护槽中的扁钢411焊接于钻井隔水导管11的外壁。

在保护槽41焊制完成后，按照预设的布置点在保护槽41内标记第一应变传感器31的固定位置，利用打磨工具打磨布置点处的管体外壁，去除铁锈；按照预先设定的布置点，利用速粘胶将第一应变传感器31粘贴固定于钻井隔水导管11的外壁，该速粘胶凝固所形成的即为固定层421。在第一应变传感器31的接线端子金属裸线与试验管体之间设置绝缘材料层，以保证数据传输免受金属管体的影响。

通过利用速粘剂在第一应变传感器31外部涂抹形成隔绝空气保护层，该隔绝空气保护层即为内保护层422。速粘剂可以采用AB型速粘剂，即A胶和B胶在混合前各自均不凝固，在混合后能凝固，以便操作。内保护层422用于定点保护第一应变传感器31的布置点的小范围区域，起到对第一应变传感器31进行定点初步固定与保护的作用，以保证第一应变传感器31的真空防护，避免空气与水分侵入，同时内保护层422也起到加强固定的作用。

在第一应变传感器31粘贴固定、数据传输线整理铺设完成之后，施工外保护层423。在保护槽41内灌注环氧树脂，形成厚度为2cm～4cm的环氧树脂保护硬层，该环氧树脂保护硬层即为外保护层423。外保护层423起到隔绝空气的防护作用；同时，外保护层423具备较大的硬度，在隔水导管复合管柱10下入土层的过程中，外保护层423可以消耗下入过程中土层对于管体外壁的磨损，以保障保护槽41内的第一应变传感器31和数据传输线不受损坏。

优选地，在制作保护槽41的过程中，采取分段点焊的形式，避免大段焊接，以此方法避免因焊接过程中钻井隔水导管11受热不均而引起的管体弯曲。如图11所示，保护槽41中设有多个隔板412，隔板412分别与扁钢411和钻井隔水导管11外壁焊接，多个隔板412沿纵向101间隔分布，隔板412将保护槽41分隔成多个空间，相隔开的各个空间中的固定保护层42分别施工，隔板412可以对固定保护层42提供沿纵向101的支撑力，从而保障固定保护层42的稳定性，提高保护槽41的刚度，保证保护槽41的垂直度，以减少在后期打桩的过程中保护槽41发生弯曲变形与脱离。

保护槽41的槽形通道的宽度可以大于或者等于最大线排宽度，以保证数据传输线的整齐布置。优选地，如图9所示，槽形通道宽度L在4cm～6cm之间，保护槽41的高度H在2cm～4cm之间，在保证有足够厚度的基础上，尽量减少保护槽41的径向面积，以减小保护槽41对隔水导管复合管柱10受力的影响。在填注环氧树脂成型外保护层后，在保护槽41外表面刷涂光滑漆面，减小保护槽41与土壤之间的摩擦力，以减小保护槽41对隔水导管复合管柱10的承载力的影响。

现场操作步骤：(1)首先，按照预设的布置点，在焊接于钻井隔水导管11的保护槽41内标记第一应变传感器31的固定位置；(2)借助打磨工具，打磨布置点处的管体外壁，擦拭酒精，除去管体的铁锈；(3)利用速粘胶将第一应变传感器31按照预设的方向粘贴固定于标记点处，在第一应变传感器31的接线端子处的金属裸线与管体外壁之间设置绝缘层，防止测量电信号受钻井隔水导管11的管体的影响，然后在第一应变传感器31固定后在其外表面涂抹AB速粘剂，起到定点初步隔绝空气保护与固定的作用；(4)铺设数据传输线，试验所用数据传输线优选地为线排形式，将第一应变传感器31的接线端子的预留导线与数据传输线焊接，在焊接接头处套上热缩管，用热风枪烘烤接头处热缩管，快速高效形成绝缘保护层；(5)在管体两端的第一应变传感器31的数据线端头处贴上标签，如1-R1(代表1号点的R1号第一应变传感器31)，以便于后期钻井隔水导管11连接的过程中可以快速接线；(6)将数据传输线排整齐铺设于保护槽41内，在保护槽41内部灌注环氧树脂至保护槽41上水平面，静置12小时，等待环氧树脂保护层达到绝对强度；(7)环氧树脂所形成的外保护层静置达到强度之后，在外保护层上部与保护槽41外表面刷涂润滑漆面，减少保护槽41与土壤之间的摩擦作用，降低保护槽41对隔水导管复合管柱10的受力的影响；(8)将桩头处的片数据传输线按照预设桥路方式连接至控制器501，调节系统参数，设置测试零点，开始试验。

上面已经介绍了第一应变传感器31外的应变传感器保护结构40；第二应变传感器32外的应变传感器保护结构40成型于表层套管12的外壁，第二应变传感器32外的应变传感器保护结构40可以参照上述的第一应变传感器31外的应变传感器保护结构40，在此不再赘述。第二应变传感器32外的应变传感器保护结构40，一方面在表层套管12下入的过程中，对第二应变传感器32进行保护，另一方面向表层套管12外的灌注水泥、以及水泥凝固的过程中，可以减少水泥的冲击和发热对第二应变传感器32的干扰。

在一些情况下，隔水导管复合管柱10长度较大，在下入过程中，钻井隔水导管11的管体和表层套管12的管体分别需要进行逐段续接。在管体续接的过程中，需要对管体接头处的数据线进行固定与保护。

下面以钻井隔水导管11为例，对所采用的保护措施进行说明。钻井隔水导管11包括待续接的上管体和下管体，保护措施为：上管体上的保护槽41的长度小于上管体的长度，上管体的外壁的下端预留有上续接段；下管体上的保护槽41的长度小于下管体的长度，下管体的外壁的上端预留有下续接段；首先，将上管体和下管体连接完成后，分别在上续接段和下续接段焊接槽钢线槽；已入泥的下管体的数据传输线穿过槽钢线槽，与未入泥的上管体中的数据传输线，按照之前留有的标签序号对应焊接，在导线焊接接头处套上热缩管，用热风枪烘烤快速形成绝缘保护层，并塞入槽钢线槽内，向槽钢线槽内灌注环氧树脂，静置12小时，以此保障接头处数据传输线的安全。上管体的槽钢线槽的位置与下管体的槽钢线槽的位置，均无第一应变传感器31的布置点，槽钢线槽可以为三面钢体保护槽，三面钢体保护槽的底面焊接于管体。

纵向加载装置

在本实用新型的一实施方式中，采取反力锚桩54提供反力的方式，来开展纵向静力压载实验。

如图1、图3～图5所示，纵向加载装置50包括加载主梁51、加载副梁52、连接钢筋53、反力锚桩54和液压千斤顶55，液压千斤顶55连接有液压泵57。

反力锚桩54为纵向加载装置50提供反力支点，反力锚桩54可以为预制在土壤中的钢筋混凝土桩。在反力锚桩54成桩过程中，将连接钢筋53预埋在钢筋混凝土桩内，连接钢筋53作为传递反力的连接件，连接钢筋53与加载副梁52连接，传递反力锚桩54的反力。加载主梁51与加载副梁52之间可以固定连接；也可以以接触的方式抵接，以实现加载副梁52对加载主梁51施加向下的压力。如图4所示，加载主梁51的下方设置有主梁支撑柱511，以承载加载主梁51的重力。

加载主梁51可以为工字钢梁，沿水平方向设置在液压千斤顶55上部。两根加载副梁52对称设置在加载主梁51两端，加载副梁52的轴线方向与加载主梁51的轴线方向相垂直。如图1所示，反力锚桩54与加载副梁52通过连接钢筋53刚性连接，液压千斤顶55设置在加载主梁51与钻井隔水导管复合管柱10的桩头之间。通过调整液压泵57的压力参数，控制液压千斤顶55对钻井隔水导管复合管柱10的桩头施加纵向静力压载，纵向静力压载的大小由液压泵57控制。载荷传感器56设置在液压千斤顶55与加载主梁51之间，可以测量纵向加载装置50施加于钻井隔水导管复合管柱10的桩头的压力大小，并将压力信号反馈至控制器501。优选地，反力锚桩54在钻井隔水导管复合管柱10的两侧等距离对称分布。

进一步地，钻井隔水导管复合管柱10的桩头连接有定位扶正槽16，液压千斤顶55安装于定位扶正槽16内，有助于将液压千斤顶55定位在预定位置，并保证加载方向与水平面保持垂直。如图1所示，定位扶正槽16焊接于井口连接头15的顶部。

在隔水导管复合管柱10上部设置加载主梁51；紧接着在2根加载副梁52与4根反力锚桩54之间采用连接钢筋53焊接连接；在加载主梁51与隔水导管复合管柱10之间放置液压千斤顶55，如图1和图4所示，组成纵向加载装置50。针对纵向静力压载实验，加载主梁51作为反力梁，加载主梁51和2根加载副梁52均可采用工字钢梁，具体安装步骤如下：首先进行试验架的搭建，即安装加载主梁51和2根加载副梁52，借助吊车将加载主梁51搭建在已组合完成的隔水导管复合管柱10上方，并将加载副梁52下部与隔水导管复合管柱10四周布置的4根反力锚桩54通过钢筋焊接连接固定，检查焊接质量，以保证后续反力锚桩54可通过加载副梁52向隔水导管复合管柱10施加反力；接下来将液压千斤顶55安装在隔水导管复合管柱10与加载主梁51之间，将液压千斤顶55与液压泵之间连接油压管线及控制管线，并通过无线传输方式连接至控制器501；然后通过调节液压泵压力，采用油压带动活塞方式，活塞往复运动带动液压千斤顶55伸缩头伸张，使液压千斤顶55贴紧隔水导管复合管柱10，从而调节千斤顶施加的推力，即为油压控制流程；连接好加载设备好，先预加小载荷，当千斤顶顶紧与隔水导管复合管柱10之间的垫片，且当其处于稳定状态时，即此时千斤顶示数为零(加载起点)，结束仪器调试，即加载控制流程，完成纵向静力压载实验在加载前期准备工作。

针对纵向静力压载实验，采取反力锚桩54提供反力的方式。首先，由于隔水导管复合管柱10轴向上相对固定，通过液压泵调节液压千斤顶55的顶力大小，此时液压千斤顶55对加载主梁51提供一个向上的顶力；其次根据力的传递原理，加载主梁51也会对上部的2根加载副梁52之间产生相等的上顶力；同时，由于4根入泥一定深度的反力锚桩54和2根加载副梁52之间利用连接钢筋53焊接连接固定，则2根加载副梁52会对加载主梁51产生一个相等大小向下的压力；最后，根据力的传递原理，这一压力通过液压千斤顶55对隔水导管复合管柱10产生同样大小的轴向压力。即模拟完成了隔水导管复合管柱10结构极限承载力实验的纵向静力压载。

采取反力锚桩54与液压千斤顶55组合提供反力的方式，便于模拟实际现场加载载荷的不确定性、变化大等特点，可随时根据液压千斤顶55与锚桩组合方式来调节加载载荷大小。利用加载主梁51、加载副梁52、反力锚桩54、液压千斤顶55等材料模拟现场作业加载结构，贴合实际、更好满足加载需求。

依据现场施加在隔水导管复合管柱10顶部的最大轴向力，反力锚桩54中的钢筋提供的最大设计抗拉力，结合反力锚桩54的桩身直径、壁厚等几何参数，以及反力锚桩54的混凝土的力学性能等材料属性，通过对反力锚桩54的结构框架和桩身环境，以及反力锚桩54所处的海底土质地层参数进行分析，可进行反力锚桩54的入泥深度设计。

根据钻井隔水导管11尺寸及施工条件，选定反力锚桩54的直径及数量。选定反力锚桩54的直径及数量后，反力锚桩54的入泥深度由以下公式计算：

式中，H—反力锚桩54的入泥深度，单位：m；

F—隔水导管复合管柱10的极限承载力估算值，单位：kN；

K—安全系数，无量纲；

N—反力锚桩54的设计数量，无量纲；

f—选定尺寸下单个反力锚桩54的单位长度极限抗拔力，单位：kN/m。

接下来举例阐述反力锚桩54的入泥深度设计。

首先，采用4根灌注的钢筋混凝土桩作为反力锚桩54，每根反力锚桩54设计抗拉钢筋12根，钢筋直径25mm；反力锚桩54直径为800mm，桩长30m；反力锚桩54的混凝土强度等级为C30，抗拉钢筋采用HRB400钢筋。

优选地，反力锚桩54采用正方形布置，桩间距大于5m，反力锚桩54中心到隔水导管复合管柱10的轴线的距离大于3.5m。

接下来依据纵向加载装置50对隔水导管复合管柱10的桩头施加的最大纵向静力压载大小，以满足纵向加载装置50提供的反力不得小于最大纵向静力压载的1.2倍为要求，计算反力锚桩54的钢筋提供的最大设计抗拉力，结合反力锚桩54的桩身直径、壁厚等几何参数，以及反力锚桩54的混凝土的力学性能等材料属性，通过对反力锚桩54的结构框架和桩身环境，以及反力锚桩54所处的海底土质地层参数进行分析，最终可得到反力锚桩54的最小入泥深度。

在本实用新型的另一实施方式中，采取重力块61的方式，来开展纵向静力压载实验。

如图6所示，纵向加载装置50包括重力块61、堆载平台62、支撑架63和液压千斤顶55，重力块61作为压载物，用以实现对现场加载载荷模拟；堆载平台62用以呈放重力块61，实现均匀加载；支撑架63作为加载模块的持力及支撑结构；液压千斤顶55与重力块61一起组合模拟现场工程加载。

针对纵向静力压载实验，采取堆载平台62提供反力的方式。首先，通过液压油泵调节液压千斤顶55的顶力大小，此时液压千斤顶55对堆载平台62提供一个向上的顶力；根据力的相互作用，堆载平台62也通过液压千斤顶55对隔水导管复合管柱10产生同样大小的轴向压力，即模拟完成了隔水导管复合管柱10结构极限承载力实验的纵向静力压载。在开展纵向静力压载实验时，采用重力块61自身重力的方式进行外力提供，可更好地模拟现场实际载荷，且便于加载和卸载。利用重力块61、堆载平台62、基准梁和液压千斤顶55来模拟现场作业加载结构，贴合实际，能更好满足加载需求，具有较好的可行性、实际性、可视性和可操作性。

具体地，纵向加载装置50包括重力块61、堆载平台62、2根基准梁、和液压千斤顶55。在隔水导管复合管柱10上用支撑架63支撑起堆载平台62；在堆载平台62与管柱之间设置液压千斤顶55。如图6所示，即组成纵向加载装置50。具体地，支撑架63可以采用钢柱。

堆载平台62可以由多根钢梁拼接而成组成，具有较强的承压能力，能保持形状不发生明显变化；重力块61是由钢筋混凝土组成的长方体，重量大小形状保持一致或者接近，有利于避免重量分布不均的情况发生。重力块61重量计算方法，普遍使用重力块61重量为千斤顶极限值的1.5倍大小。

安装步骤包括：在隔水导管复合管柱10的正上方安装支撑架，并搭设堆载平台62，隔水导管复合管柱10的管口在平台平面上的投影可以设于平台正中；堆载平台62上放置重力块61。安装液压千斤顶55，在隔水导管复合管柱10的桩头放个垫块，液压千斤顶55放在垫块上方，并保证处于管口中心处，这时液压千斤顶55上部距离堆载平台62底部有一定空隙。然后，在液压千斤顶55与供压油泵之间连接油压管线及控制管线，并通过无线传输方式连接至控制器501，通过调节供压油泵压力，采用油压推动活塞进行往复运动，并带动液压千斤顶55伸张的方式，使液压千斤顶55顶紧隔水导管复合管柱10，依此调节液压千斤顶55施加不同的推力，模拟现场实时变化的加载作业，即为油压控制流程。接着，进行纵向加载装置50的调试校核，连接完毕纵向加载装置50，预加小载荷，当液压千斤顶55示数为零时(加载起点)，且处于稳定状态时，即结束仪器调试，即为加载控制流程，完成隔水导管复合管柱10纵向加载的测试在加载前期的准备工作。

针对本实用新型隔水导管复合管柱10结构极限承载力实验加载系统，提出了一种较佳实施方式。

首先结合实际工况下隔水导管复合管柱10所受载荷及约束条件，利用有限元软件建模，对其力学行为进行数值模拟分析，可得隔水导管复合管柱10在不同海洋环境重现期的状态下的位移、应力、弯矩云图，进行强度与稳定性校核；然后开展隔水导管复合管柱10的原尺寸实验，分别采用上述两种纵向加载装置50进行加载，完成隔水导管复合管柱10极限承载力实验，极大程度地贴合现场实际，并实时记录实验过程中出现的问题，结合有限元数值分析校核结果，及时分析问题和发展趋势，提出最大限度地规避措施，并可根据实验结果，针对不同海况条件对加载方式进行优化，为现场作业提供可靠的理论支撑和依据。

实施例二

本实用新型提供的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统可以按照图10所示的测试方法工作，如图1和图10所示，该测试方法包括：步骤S10，安装隔水导管复合管柱10，隔水导管复合管柱10包括钻井隔水导管11、设于钻井隔水导管11内的表层套管12、和设于钻井隔水导管11与表层套管12之间的环空水泥环13；步骤S20，在钻井隔水导管11的外壁沿纵向101布置多个第一应变传感器31，在表层套管12的外壁沿纵向101布置多个第二应变传感器32；步骤S30，在隔水导管复合管柱10的桩头布置用于测量隔水导管复合管柱10的桩头的沉降量的沉降量传感器20，沉降量传感器20沿纵向101设置；步骤S40，布置用于对隔水导管复合管柱10的桩头进行纵向静力压载的纵向加载装置50；步骤S50，纵向加载装置50对隔水导管复合管柱10的桩头施加纵向静力压载，采集纵向静力压载的压力大小、沉降量传感器20的沉降量大小、第一应变传感器31的应变大小和第二应变传感器32的应变大小。

采用该测试方法进行承压模拟测试，对隔水导管复合管柱10的桩头施加纵向静力压载，并采集施加的纵向静力压载的大小，第一应变传感器31测量钻井隔水导管11沿纵向101的应变，第二应变传感器32测量表层套管12沿纵向101的应变，沉降量传感器测量隔水导管复合管柱10的桩头的沉降量，可以了解到沉降量、钻井隔水导管11沿纵向101的应变和表层套管12沿纵向101的应变，与纵向静力压载的大小之间的关系，从而判定隔水导管复合管柱10所能承载的纵向静力压载的极限承载力值，提高了测试获取的极限承载力值的准确度，依据该极限承载力值，有利于为钻井井身结构设计提供经济、科学且合理的钻井隔水导管复合管柱10入泥深度，保证钻井隔水导管11与井口的稳定安全。

步骤S50中，可以通过调整纵向加载装置50中的液压千斤顶55的压力值，对钻井隔水导管复合管柱10桩头施加纵向静力压载。采集的数据包括：载荷传感器56采集的表示隔水导管复合管柱10的桩头的纵向静力压载大小的压力信号，沉降量传感器20采集的表示隔水导管复合管柱10的桩头沉降量的位移信号，第一应变传感器31和第二应变传感器32采集的表示隔水导管复合管柱10的桩身变形量的应变信号。

进一步地，步骤S50中，以逐级增大的方式施加纵向静力压载；步骤S50包括：

步骤S51，设定桩头极限承载力判定条件；

步骤S52，逐级增大施加的纵向静力压载的压力大小，当达到桩头极限承载力判定条件时终止增大纵向静力压载，采集纵向静力的压力大小、沉降量传感器20的沉降大小、第一应变传感器31的应变大小和第二应变传感器32的应变大小。

桩头沉降量测量值结合加载载荷情况，可作为隔水导管复合管柱10的极限承载力值的判定依据。条件A：当该级加载的桩头沉降量大于前一级载荷作用下桩头沉降量的4倍，且沉降量超过0.1mm/15min；条件B：当桩头累计沉降总量达40mm或设计要求的最大允许沉降量值。上述的桩头极限承载力判定条件，为满足条件A或者条件B中的任意一个，此时隔水导管复合管柱10达到极限承载力。

具体地，步骤S51中，设定的参数包括：桩头加载级数、桩头载荷单次增加量和桩头极限承载力判定条件，并存储在控制器501中。步骤S52中，控制器根据预定加载步骤通过调整液压泵的压力值逐级增加，每次调整桩头载荷值后连续采集沉降量传感器20信号并反馈给控制器，将沉降量信号与极限承载力判定条件进行比对。桩头沉降量传感器20反馈的沉降量信号若未达到预定的极限承载力判定条件，控制器将根据预定加载步骤进行下一级的加载程序，上述过程循环至反馈信号达到预定极限承载力判定条件时，终止加载步骤，并读取钻井隔水导管复合管柱10极限承载力值。

进一步地，施加纵向静力压载的过程中，连续测量钻井隔水导管11和表层套管12桩身表面应变量、以及桩头的沉降量，以便于了解纵向静力压载下钻井隔水导管复合管柱10的变形情况。

以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。

Claims (12)

1.一种隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统，用于对隔水导管复合管柱进行纵向加载的测试，所述隔水导管复合管柱包括钻井隔水导管、设于所述钻井隔水导管内的表层套管、和设于所述钻井隔水导管与所述表层套管之间的环空水泥环；其特征在于，所述测试系统包括：

纵向加载装置，其用于对所述隔水导管复合管柱的桩头进行纵向静力压载；

沿纵向布置于所述隔水导管复合管柱的桩头的沉降量传感器，其用于测量所述隔水导管复合管柱的桩头的沉降量；

多个第一应变传感器，其沿纵向布置于所述钻井隔水导管的外壁；

多个第二应变传感器，其沿纵向布置于所述表层套管的外壁。

2.根据权利要求1所述的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统，其特征在于，所述测试系统包括固设的沉降基准梁，所述沉降基准梁位于所述隔水导管复合管柱的一侧且沿水平方向设置，所述沉降量传感器具有固定端和测量端，所述固定端和所述测量端分别与所述隔水导管复合管柱的桩头、和所述沉降基准梁一一对应地连接。

3.根据权利要求2所述的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统，其特征在于，所述测试系统包括多个所述沉降基准梁，多个所述沉降基准梁包括第一沉降基准梁和第二沉降基准梁；

在水平面的投影上，所述第一沉降基准梁和所述第二沉降基准梁平行设置且关于所述钻井隔水导管的一条直径对称；

所述第一沉降基准梁连接有至少一个所述沉降量传感器，连接于所述第一沉降基准梁的至少一个所述沉降量传感器包括第一沉降量传感器；所述第二沉降基准梁连接有至少一个所述沉降量传感器，连接于所述第二沉降基准梁的至少一个所述沉降量传感器包括第二沉降量传感器，所述第一沉降量传感器和所述第二沉降量传感器关于所述钻井隔水导管的轴线对称。

4.根据权利要求2所述的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统，其特征在于，所述沉降基准梁设有供液体流动的流通槽，所述流通槽设置有出水口与进水口。

5.根据权利要求1所述的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统，其特征在于，所述钻井隔水导管的外壁设有应变传感器保护结构，所述应变传感器保护结构包括保护槽和固接于所述保护槽内的固定保护层；

在所述钻井隔水导管上，所述保护槽固定于所述钻井隔水导管的外壁，所述第一应变传感器设于所述保护槽内，所述固定保护层包裹所述第一应变传感器。

6.根据权利要求5所述的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统，其特征在于，所述固定保护层为多层结构，所述固定保护层包括固定层、内保护层和外保护层，所述固定层设于所述钻井隔水导管的外壁与所述第一应变传感器之间，所述第一应变传感器、所述内保护层和所述外保护层由内往外依次分布，所述外保护层的材料采用环氧树脂。

7.根据权利要求1所述的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统，其特征在于，所述表层套管的外壁设有应变传感器保护结构，所述应变传感器保护结构包括保护槽和固接于所述保护槽内的固定保护层；

在所述表层套管上，所述保护槽固定于所述表层套管的外壁，所述第二应变传感器设于所述保护槽内，所述固定保护层包裹所述第二应变传感器。

8.根据权利要求7所述的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统，其特征在于，所述固定保护层为多层结构，所述固定保护层包括固定层、内保护层和外保护层，所述固定层设于所述表层套管的外壁与所述第二应变传感器之间，所述第二应变传感器、所述内保护层和所述外保护层由内往外依次分布，所述外保护层的材料采用环氧树脂。

9.根据权利要求5或者权利要求7所述的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统，其特征在于，所述应变传感器保护结构包括多个设于所述保护槽内的隔板，所述隔板固接于所述保护槽的内壁，多个所述隔板沿所述纵向间隔分布。

10.根据权利要求1所述的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统，其特征在于，所述纵向加载装置包括加载主梁、连接钢筋、液压千斤顶、多个加载副梁和多个反力锚桩；

多个所述反力锚桩围绕所述隔水导管复合管柱设置，所述加载副梁的两端分别通过所述连接钢筋与所述反力锚桩连接；

所述加载主梁连接于所述加载副梁的下方，且与所述加载副梁抵接；

所述液压千斤顶沿纵向设置，且分别与所述隔水导管复合管柱的桩头和所述加载主梁连接。

11.根据权利要求1所述的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统，其特征在于，所述纵向加载装置包括重力块、堆载平台、支撑架和液压千斤顶，所述堆载平台通过所述支撑架固定于所述隔水导管复合管柱的上方，所述堆载平台能够承载所述重力块；所述液压千斤顶沿纵向设置，且分别与所述隔水导管复合管柱的桩头和所述堆载平台连接。

12.根据权利要求10或者权利要求11所述的隔水导管复合管柱纵向加载的测试系统，其特征在于，所述钻井隔水导管复合管柱的桩头连接有沿纵向设置的定位扶正槽，所述液压千斤顶安装于所述定位扶正槽内。

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