本文選題：埋地天然氣管道 + 隧道爆破振動�。� 參考：《西南交通大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：管道運輸是五大輸運方法之一,埋地管道以其運輸?shù)慕?jīng)濟(jì)和高效性被用于長距離輸送天然氣。隨著我國各地基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),爆破技術(shù)已廣泛應(yīng)用于隧道、路基等工程開挖施工中,爆破產(chǎn)生的地震效應(yīng)可能對附近埋地管道安全構(gòu)成影響。因此,有必要進(jìn)行爆破地震作用下埋地管道及其地表的振動特征相關(guān)研究,為優(yōu)化爆破參數(shù)和建立爆破振動監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)以確保埋地管道安全運行提供理論基礎(chǔ)。以下穿蘭成渝埋地天然氣管道的西成客運專線仙女巖隧道出口段掘進(jìn)爆破工程為背景,建立包含管道、巖石、土體、天然氣和炸藥在內(nèi)的三維動力有限元計算模型,在驗證模型計算結(jié)果的準(zhǔn)確性基礎(chǔ)上,分析爆破振動下埋地天然氣管道的管徑、壁厚和埋深等參數(shù)對管道及地表振動特征和管道Von-Mises應(yīng)力的影響規(guī)律。按照現(xiàn)場管道與隧道的位置關(guān)系、工程地質(zhì)和爆破條件建立的三維動力有限元數(shù)值計算模型能較好地模擬管道及其地表的振動狀態(tài),其模擬得到的地震波形與相應(yīng)位置處的實測地震波具有較高的相似度,振動強度計算值與實測值的相對誤差小于11%。當(dāng)隧道埋深41.5m、隧道爆破的當(dāng)量裝藥量25kg時,巖體質(zhì)點的豎向振速隨著與爆源距離的增大而減小,且表現(xiàn)為距爆源越遠(yuǎn)、其衰減越為緩慢,在爆源上方巖土界面處的振動速度衰減至3cm/s左右;土體振速分別在管道附近以及地表存在兩個極值點。進(jìn)一步分析不同管徑、壁厚和埋深等參數(shù)時的管道與土體的動力響應(yīng)結(jié)果發(fā)現(xiàn),管道壁厚增加,管道質(zhì)點峰值振速減小,而地表土體的振速基本不變;隨著管道內(nèi)徑增加,管道的質(zhì)點峰值振速增加,地表振速也隨之減小;相同管道內(nèi)壓下管徑與壁厚的比值對于管道的Von-Mises應(yīng)力具有較大影響,管道埋深的影響則基本沒有;管道埋深增大,管道質(zhì)點峰值振速減小,但管道上方地表土體質(zhì)點的振速增大。
[Abstract]:Pipeline transportation is one of the five major transportation methods. Buried pipeline is used for long distance transportation of natural gas because of its economy and efficiency. With the construction of infrastructure in various parts of China, blasting technology has been widely used in the excavation of tunnels, subgrade and other projects. The seismic effect caused by blasting may affect the safety of buried pipelines nearby. Therefore, it is necessary to study the vibration characteristics of buried pipeline and its surface under blasting earthquake, so as to provide a theoretical basis for optimizing blasting parameters and establishing blasting vibration monitoring standard to ensure the safe operation of buried pipeline. Under the background of the blasting project of Xianyan Tunnel exit section of Xiancheng passenger dedicated Line, which passes through Lanzhou-Chengdu-Chongqing buried natural gas pipeline, a three-dimensional dynamic finite element calculation model including pipeline, rock, soil, natural gas and explosives is established. Based on the veracity of the model, the influence of pipe diameter, wall thickness and buried depth of buried natural gas pipeline under blasting vibration on the characteristics of pipeline and surface vibration and the Von-Mises stress of pipeline are analyzed. According to the location relationship between pipeline and tunnel, the 3D dynamic finite element numerical model established by engineering geology and blasting condition can simulate the vibration state of pipeline and its surface. The simulated seismic waveform has a high similarity with the measured seismic wave at the corresponding position, and the relative error between the calculated value of vibration intensity and the measured value is less than 11%. When the tunnel depth is 41.5 m and the equivalent charge of tunnel blasting is 25kg, the vertical vibration velocity of the rock mass decreases with the increase of the distance between the rock mass and the detonation source, and the further away from the detonation source, the slower the attenuation is. The vibration velocity at the interface of the rock and soil over the explosion source attenuates to about 3cm/s, and there are two extremum points in the vicinity of the pipeline and on the surface of the soil respectively. Through further analysis of the dynamic response of pipeline and soil with different pipe diameter, wall thickness and buried depth, it is found that the peak vibration velocity of pipe particle decreases with the increase of pipe wall thickness, while the vibration velocity of surface soil is basically unchanged. With the increase of peak particle velocity, the surface vibration velocity also decreases. The ratio of pipe diameter to wall thickness under the same pressure has a great effect on the Von-Mises stress of the pipeline, but the influence of the buried depth of the pipeline is almost no; the buried depth of the pipeline increases. The peak vibration velocity of the pipe particle decreases, but the vibration velocity of the topsoil over the pipeline increases.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE973

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本文編號：1832458