隨著我國城市化建設的不斷發(fā)展,輸油、輸氣、電纜、通訊、輸水等地下管線已經(jīng)與人們生活息息相關,同時龐大的地下管網(wǎng)與城市化建設施工區(qū)域、爆破工程等施工區(qū)域產生越來越多的交集。爆破產生的有害效應已成為其周邊地下管網(wǎng)的重要安全隱患之一,尤其爆破振動效應更有可能直接影響地下管網(wǎng)的正常工作。因此,爆破荷載作用下埋地管道的動力響應問題是城市爆破施工中亟需解決的課題之一,具有重要的理論和現(xiàn)實意義。本文運用LS-DYNA建立炸藥、埋地鋼管、泥土介質的三維有限元模型進行了仿真計算,研究不同藥量、不同爆心距情況下埋地鋼管的動力響應規(guī)律,研究表明:管道迎爆面中心單元應變峰值和振動速度峰值均隨著藥量的增加而增加,隨著爆心距的增加而減小。因此,在管道附近爆破時應合理控制距離和藥量,可采用微差爆破等方法對單段藥量進行控制。本文在國家自然科學基金《爆破荷載作用下埋地管道的動力響應與破壞機理研究》的支持下,在理論分析和數(shù)值模擬的基礎上,針對藥量、爆心距、爆源埋深三個影響因素,采用控制變量法設計了實驗方案,并對三種無縫鋼管進行現(xiàn)場實驗。通過對現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù)分析得到:(1)管道應變和振動速度峰值均隨著藥量的增加而增加,隨著爆心距的增加而減小;(2)管道質點振動速度大小受地震波傳播方向的影響;(3)得出了實驗條件下的應變峰值與爆心距和藥量計算公式,可為同類研究提供參考。
【學位單位】：武漢科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU990.3
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國內外理論研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內外數(shù)值模擬與實驗研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國內外研究現(xiàn)狀的不足
    1.3 主要研究內容和方法
第2章 埋地管道動力響應相關理論
    2.1 爆破應力波的基本理論
        2.1.1 爆破應力波產生機理
        2.1.2 巖體在爆破應力波作用下變形規(guī)律
        2.1.3 爆破地震波的傳播與衰減規(guī)律
        2.1.4 爆破地震波在界面的反射與透射
    2.2 爆破荷載作用下埋地管道動力響應分析方法
        2.2.1 埋地管道受爆破地震波影響特性
        2.2.2 爆破荷載作用下埋地管道動力響應分析方法
        2.2.3 埋地管道的管土相互作用分析
    2.3 本章小結
第3章 爆破荷載作用下埋地鋼管動力響應的數(shù)值模擬研究
    3.1 爆破荷載作用下埋地管道的動力響應的有限元法分析
    3.2 爆破荷載作用下埋地鋼管的數(shù)值模擬
        3.2.1 單元類型的選擇
        3.2.2 材料模型及參數(shù)
        3.2.3 模型的建立及網(wǎng)格劃分
        3.2.4 模型的邊界條件
    3.3 爆破荷載作用下埋地鋼管數(shù)值模擬計算結果分析
        3.3.1 應力云圖分析
        3.3.2 不同藥量對爆破荷載作用下埋地鋼管的影響
        3.3.3 不同爆心距對爆破荷載作用下埋地鋼管的影響
        3.3.4 不同管道埋深對爆破荷載作用下埋地鋼管的影響
    3.4 本章小結
第4章 爆破荷載作用下埋地鋼管動力響應的實驗研究
    4.1 現(xiàn)場實驗介紹
        4.1.1 實驗方案
        4.1.2 管道尺寸
        4.1.3 實驗設備
        4.1.4 實驗準備
    4.2 管道不同位置應變峰值分析
        4.2.1 環(huán)向拉壓應變峰值分析
        4.2.2 軸向拉應變峰值分析
    4.3 爆心距對爆破荷載作用下埋地鋼管的影響
        4.3.1 爆心距對管道應變峰值的影響
        4.3.2 爆心距對管道振動速度的影響
    4.4 管道尺寸對爆破荷載作用下埋地鋼管的影響
        4.4.1 管道空壓時的容許拉伸和壓縮應變
        4.4.2 管道加壓時的容許拉伸和壓縮應變
        4.4.3 不同尺寸埋地鋼管應變實驗結果分析
    4.5 臨近埋地管道爆破安全藥量計算
        4.5.1 應變計算模型及公式
        4.5.2 應變計算公式擬合
    4.6 本章小結
第5章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
致謝
參考文獻
附錄1 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文
附錄2 攻讀碩士學位期間參加的科研項目

【參考文獻】

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本文編號：2857985