【摘要】：伴隨著城市地下電纜、管道的建設(shè),城市地下空間逐漸減小。管道老化、破裂和人為破壞導(dǎo)致管道事故頻發(fā),非開(kāi)挖式埋地物體檢測(cè)技術(shù)進(jìn)一步得到廣泛地應(yīng)用。目前市場(chǎng)上針對(duì)電纜和金屬管道探測(cè)的產(chǎn)品較多且探測(cè)精度滿足需求,而非金屬管道因具有耐腐蝕、成本低等優(yōu)點(diǎn)而逐漸替代金屬管道,針對(duì)此類管道的探測(cè)技術(shù)亟待發(fā)展。分析國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn),非金屬管線的探測(cè)技術(shù)存在方法單一、成本較大、檢測(cè)精度差等問(wèn)題,影響了非金屬管線探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。針對(duì)非金屬管道探測(cè)的不足,結(jié)合薄壁管道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)原理以及彈性波動(dòng)力學(xué),對(duì)一種基于聲學(xué)的埋地管道探測(cè)方法進(jìn)行理論研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)采用波動(dòng)法建立埋地充液管道耦合系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程,求解低頻軸對(duì)稱n=0,s=1(流體波)的復(fù)波數(shù);(2)基于耦合運(yùn)動(dòng)方程,將埋管周圍土壤視為無(wú)限空間,推導(dǎo)土壤的位移表達(dá)式,討論軸對(duì)稱流體波在土壤中的輻射特性;(3)考慮土壤介質(zhì)的分層特性,推導(dǎo)出第二層土壤的位移表達(dá)式,探討分層介質(zhì)對(duì)彈性波傳播的影響;(4)采用COMSOL Multiphysics多物理場(chǎng)耦合有限元分析軟件對(duì)充液管道埋于無(wú)限大土壤以及分層土壤的兩種情況,分別進(jìn)行聲-固耦合有限元分析,得到土壤位移的幅值和相位云圖,并驗(yàn)證理論模型的正確性;(5)利用COMSOL建立三維的埋地管道模型,求解地面測(cè)點(diǎn)陣列的土壤振動(dòng),根據(jù)振動(dòng)信號(hào)的幅值和相位,提出一種基于聲學(xué)的埋地管線探測(cè)方法。研究結(jié)果表明,有限元仿真解和理論解吻合較好,軸對(duì)稱流體波向土壤中輻射時(shí)引起剪切波和壓縮波傳播并產(chǎn)生干涉,干涉最強(qiáng)時(shí)在土壤位移的幅值上表現(xiàn)為出現(xiàn)局部最小值,在相位上表現(xiàn)為突然偏移。分層土壤使得土壤位移最強(qiáng)干涉的頻率減小或者增大。地面振動(dòng)信號(hào)的空間展開(kāi)相位能夠探測(cè)到地下供水管線的走向,而幅值能夠探測(cè)地下管線中的激勵(lì)源。建立的理論模型和仿真模型為進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ),對(duì)國(guó)內(nèi)埋地管線探測(cè)領(lǐng)域起到了一定的積極作用。圖[56]表[3]參[54]
【圖文】：

1 緒論.1 研究背景地下管道探測(cè)技術(shù)在地下管線普查、建設(shè)城市智慧管廊的開(kāi)展下逐漸成為外各領(lǐng)域?qū)W者的研究熱點(diǎn)。城市埋地管道運(yùn)輸距離長(zhǎng)、運(yùn)輸量大并且運(yùn)輸成，常用于城市自來(lái)水、天然氣和熱力等多種能源的運(yùn)輸，是城市運(yùn)輸“養(yǎng)分”和“廢料”的生命線。 “十二五”期間，全國(guó)對(duì)使用年限超過(guò) 50 年的供水管網(wǎng)進(jìn)行，總計(jì) 9.23 萬(wàn)公里，總投資達(dá) 835 億元，新建供水管網(wǎng) 18.53 萬(wàn)公里。截至 2末，，我國(guó)四類地下管線中長(zhǎng)度最長(zhǎng)的是供水管線，157.6 萬(wàn)公里，占全國(guó)地下總長(zhǎng)度的 45.5%[1]。

1 緒論.1 研究背景地下管道探測(cè)技術(shù)在地下管線普查、建設(shè)城市智慧管廊的開(kāi)展下逐漸成為外各領(lǐng)域?qū)W者的研究熱點(diǎn)。城市埋地管道運(yùn)輸距離長(zhǎng)、運(yùn)輸量大并且運(yùn)輸成，常用于城市自來(lái)水、天然氣和熱力等多種能源的運(yùn)輸，是城市運(yùn)輸“養(yǎng)分”和“廢料”的生命線。 “十二五”期間，全國(guó)對(duì)使用年限超過(guò) 50 年的供水管網(wǎng)進(jìn)行，總計(jì) 9.23 萬(wàn)公里，總投資達(dá) 835 億元，新建供水管網(wǎng) 18.53 萬(wàn)公里。截至 2末，我國(guó)四類地下管線中長(zhǎng)度最長(zhǎng)的是供水管線，157.6 萬(wàn)公里，占全國(guó)地下總長(zhǎng)度的 45.5%[1]。
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU990.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2594563