隨著我國城市化建設(shè)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(guān),同時(shí)龐大的地下管網(wǎng)與城市化建設(shè)施工區(qū)域、爆破工程等施工區(qū)域產(chǎn)生越來越多的交集。爆破產(chǎn)生的有害效應(yīng)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(dòng)效應(yīng)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(dòng)力響應(yīng)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(shí)意義。本文運(yùn)用LS-DYNA建立炸藥、埋地鋼管、泥土介質(zhì)的三維有限元模型進(jìn)行了仿真計(jì)算,研究不同藥量、不同爆心距情況下埋地鋼管的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律,研究表明:管道迎爆面中心單元應(yīng)變峰值和振動(dòng)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(shí)應(yīng)合理控制距離和藥量,可采用微差爆破等方法對(duì)單段藥量進(jìn)行控制。本文在國家自然科學(xué)基金《爆破荷載作用下埋地管道的動(dòng)力響應(yīng)與破壞機(jī)理研究》的支持下,在理論分析和數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上,針對(duì)藥量、爆心距、爆源埋深三個(gè)影響因素,采用控制變量法設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案,并對(duì)三種無縫鋼管進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)。通過對(duì)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得到:(1)管道應(yīng)變和振動(dòng)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(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度大小受地震波傳播方向的影響;(3)得出了實(shí)驗(yàn)條件下的應(yīng)變峰值與爆心距和藥量計(jì)算公式,可為同類研究提供參考。
【學(xué)位單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)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(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國內(nèi)外理論研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)外數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的不足
    1.3 主要研究內(nèi)容和方法
第2章 埋地管道動(dòng)力響應(yīng)相關(guān)理論
    2.1 爆破應(yīng)力波的基本理論
        2.1.1 爆破應(yīng)力波產(chǎn)生機(jī)理
        2.1.2 巖體在爆破應(yīng)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(dòng)力響應(yīng)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(dòng)力響應(yīng)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(jié)
第3章 爆破荷載作用下埋地鋼管動(dòng)力響應(yīng)的數(shù)值模擬研究
    3.1 爆破荷載作用下埋地管道的動(dòng)力響應(yīng)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(jì)算結(jié)果分析
        3.3.1 應(yīng)力云圖分析
        3.3.2 不同藥量對(duì)爆破荷載作用下埋地鋼管的影響
        3.3.3 不同爆心距對(duì)爆破荷載作用下埋地鋼管的影響
        3.3.4 不同管道埋深對(duì)爆破荷載作用下埋地鋼管的影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 爆破荷載作用下埋地鋼管動(dòng)力響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)介紹
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)方案
        4.1.2 管道尺寸
        4.1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        4.1.4 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
    4.2 管道不同位置應(yīng)變峰值分析
        4.2.1 環(huán)向拉壓應(yīng)變峰值分析
        4.2.2 軸向拉應(yīng)變峰值分析
    4.3 爆心距對(duì)爆破荷載作用下埋地鋼管的影響
        4.3.1 爆心距對(duì)管道應(yīng)變峰值的影響
        4.3.2 爆心距對(duì)管道振動(dòng)速度的影響
    4.4 管道尺寸對(duì)爆破荷載作用下埋地鋼管的影響
        4.4.1 管道空壓時(shí)的容許拉伸和壓縮應(yīng)變
        4.4.2 管道加壓時(shí)的容許拉伸和壓縮應(yīng)變
        4.4.3 不同尺寸埋地鋼管應(yīng)變實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    4.5 臨近埋地管道爆破安全藥量計(jì)算
        4.5.1 應(yīng)變計(jì)算模型及公式
        4.5.2 應(yīng)變計(jì)算公式擬合
    4.6 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2857985