【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),非開挖式埋地物體檢測技術(shù)進一步得到廣泛地應(yīng)用。目前市場上針對電纜和金屬管道探測的產(chǎn)品較多且探測精度滿足需求,而非金屬管道因具有耐腐蝕、成本低等優(yōu)點而逐漸替代金屬管道,針對此類管道的探測技術(shù)亟待發(fā)展。分析國內(nèi)現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn),非金屬管線的探測技術(shù)存在方法單一、成本較大、檢測精度差等問題,影響了非金屬管線探測技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。針對非金屬管道探測的不足,結(jié)合薄壁管道結(jié)構(gòu)的振動原理以及彈性波動力學(xué),對一種基于聲學(xué)的埋地管道探測方法進行理論研究,主要研究內(nèi)容如下:(1)采用波動法建立埋地充液管道耦合系統(tǒng)的運動方程,求解低頻軸對稱n=0,s=1(流體波)的復(fù)波數(shù);(2)基于耦合運動方程,將埋管周圍土壤視為無限空間,推導(dǎo)土壤的位移表達式,討論軸對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式,探討分層介質(zhì)對彈性波傳播的影響;(4)采用COMSOL Multiphysics多物理場耦合有限元分析軟件對充液管道埋于無限大土壤以及分層土壤的兩種情況,分別進行聲-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,求解地面測點陣列的土壤振動,根據(jù)振動信號的幅值和相位,提出一種基于聲學(xué)的埋地管線探測方法。研究結(jié)果表明,有限元仿真解和理論解吻合較好,軸對稱流體波向土壤中輻射時引起剪切波和壓縮波傳播并產(chǎn)生干涉,干涉最強時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干涉的頻率減小或者增大。地面振動信號的空間展開相位能夠探測到地下供水管線的走向,而幅值能夠探測地下管線中的激勵源。建立的理論模型和仿真模型為進一步研究奠定了基礎(chǔ),對國內(nèi)埋地管線探測領(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技術(shù)在地下管線普查、建設(shè)城市智慧管廊的開展下逐漸成為外各領(lǐng)域?qū)W者的研究熱點。城市埋地管道運輸距離長、運輸量大并且運輸成，常用于城市自來水、天然氣和熱力等多種能源的運輸，是城市運輸“養(yǎng)分”和“廢料”的生命線。 “十二五”期間，全國對使用年限超過 50 年的供水管網(wǎng)進行，總計 9.23 萬公里，總投資達 835 億元，新建供水管網(wǎng) 18.53 萬公里。截至 2末，，我國四類地下管線中長度最長的是供水管線，157.6 萬公里，占全國地下總長度的 45.5%[1]。

1 緒論.1 研究背景地下管道探測技術(shù)在地下管線普查、建設(shè)城市智慧管廊的開展下逐漸成為外各領(lǐng)域?qū)W者的研究熱點。城市埋地管道運輸距離長、運輸量大并且運輸成，常用于城市自來水、天然氣和熱力等多種能源的運輸，是城市運輸“養(yǎng)分”和“廢料”的生命線。 “十二五”期間，全國對使用年限超過 50 年的供水管網(wǎng)進行，總計 9.23 萬公里，總投資達 835 億元，新建供水管網(wǎng) 18.53 萬公里。截至 2末，我國四類地下管線中長度最長的是供水管線，157.6 萬公里，占全國地下總長度的 45.5%[1]。
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU990.3

【參考文獻】

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本文編號：2594563