(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 202210825472.5 (22)申请日 2022.07.13 (71)申请人 国家石油天然气管网集团有限公司 地址 100020 北京市朝阳区东土城路5号 (72)发明人 施宁　李秋娟　马云宾　金哲　 李亮亮　陶冶　白路遥　贾建敏　 张学锋　宋海涛　张丽稳　刘晓明　 (74)专利代理 机构 北京众达德权知识产权代理 有限公司 1 1570 专利代理师 詹守琴 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 113/14(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种管道状态模拟的结构安全性能评估方 法及装置 (57)摘要 本发明提供了一种管道状态模拟的结构安 全性能评估 方法及装置， 涉及管道 安全检测技术 领域， 根据管道现场土壤数据制作土壤并装入土 箱结构， 控制土箱结构位移并记录位移量数据， 采集土壤对管路产生的压力数据、 应力数据， 生 成数据集合； 根据位移量数据、 数据集合构建土 体耦合关系函数； 根据土体耦合 关系函数和管道 位移量数据计算获得管道实际位移量数据下管 道位置应力数据， 生成管道结构安全性能评估结 果。 解决现有技术中无法准确获知在横向滑坡作 用下管道结构的安全状态， 导致管道在滑坡中存 在安全风险的技术问题。 达到获取滑坡位置的管 土耦合规律， 准确对实际滑坡中管道的结构安全 状态进行分析， 降低管道在滑坡中横向敷设安全 风险的技 术效果。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115114799 A 2022.09.27 CN 115114799 A 1.一种管道状态模拟的结构安全性能评估方法， 其特征在于， 所述方法应用于管土耦 合装置， 所述管土耦合装置与伺服直线运动器、 压力传感器、 应力位移传感器通信连接， 所 述方法包括： 采集目标 管道现场的土壤数据； 通过所述土壤数据进行土壤制作， 并将制作好的土壤装入土箱结构， 与目标测试管道 装配； 通过所述伺服 直线运动器控制所述土箱结构位移， 并记录位移量数据； 通过所述压力传感器、 所述应力位移传感器进行 数据采集， 得到数据集 合； 根据所述 位移量数据、 所述数据集 合构建土体耦合关系函数； 获得所述目标管道现场的管道位移量数据， 根据 所述土体耦合关系函数和所述管道位 移量数据计算获得所述目标管道现场的管道位置应力数据， 根据所述管道位置应力数据得 到管道结构安全性能评估结果。 2.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述方法还 包括： 通过所述目标测试管道构建笛卡尔坐标系， 其中， 所述目标测试管道的轴向为x轴方 向， 所述目标测试 管道的径向为y轴方向； 基于所述笛卡尔坐标系构建所述土体耦合关系函数， 构建公式如下： y|x＝0,x＝ L＝0 其中， Hn(x)为土体耦合关系函数， n代表土体耦合状态， 其中， 1为土壤弹性耦合状态， 2 为土壤塑性耦合状态， L为变形段目标测试管道长度， σp为数据集合中的应力数据， yp为数据 集合中的位移数据， EI 为管道抗弯刚度， d为管道直径。 3.如权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 所述方法还 包括： 根据所述数据集 合获得土壤压力数据； 判断所述土壤压力数据是否为线性变化数据； 当所述土壤压力数据为线性变化数据时， 则土壤为弹性耦合状态。 4.如权利要求3所述的方法， 其特征在于， 当所述土壤压力数据为非线性变化数据时， 则土壤为塑性耦合状态。 5.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述方法还 包括： 采集所述目标 管道现场的管 材数据； 根据所述管 材数据设定应力安全阈值； 判断所述管道位置应力数据是否在所述应力安全阈值范围内； 当所述管道位置应力数据不在所述应力安全阈值范围内时， 则 输出所述目标管道现场 的管道结构安全性能异常的评估结果。 6.如权利要求5所述的方法， 其特 征在于， 所述方法还 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115114799 A 2当所述管道位置应力数据在所述应力安全阈值范围内时， 则 输出所述目标管道现场的 管道结构安全性能正常的评估结果。 7.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述土壤数据包括土壤类型、 含水率、 粘聚力 和内摩擦角。 8.一种管道状态模拟的结构安全性能评估 装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 平台底板， 所述平台底板设置有 多条滑轨； 土箱结构， 所述土箱结构通过多个滑动组件与所述滑轨滑动连接， 且所述土箱结构中 装有测试土壤， 测试土壤中分布有 多个压力传感器和应力位移传感器； 管道， 所述管道穿设于所述土箱结构， 且所述管道的一端通过固嵌接头与所述平台底 板固嵌连接， 所述管道的另一端通过旋转结构与所述平台底板铰支连接； 伺服直线运动器， 所述伺服直线运动器设置在所述平台底板上， 且所述伺服直线运动 器可以控制所述土箱结构沿所述滑轨方向产生位移， 以使得测试土壤相对管道位移， 模拟 滑坡运动， 通过多个压力传感器和应力位移传感器进行 数据采集， 分析 管土相互耦合作用。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115114799 A 3