爆破荷载下埋地PE管道动力响应的试验研究.pdf

第35卷第4期 2018年12月 Vol. 35 No. 4 Dec. 2018 爆破 BLASTING doi10.3963/j.issn. 1001 -487X.201 b.中铁港航-武汉科技大学爆破技术研究中心，武汉430065 摘 要PE管由于其材质轻及成本低等优点在管道工程中得到广泛应用，爆破施工在城市建设中的应用 也越来越频繁，其对埋地PE管道飭彩响规律亟待解决。采用1 1现场模型，通过改变药量、爆心距等因素对 埋地PE管进行实验研究。研究结果表明管道中心迎爆面飽应变峰值随药量增大而呈近似线性增大，其中 环向压应变峰值最大；管道的埋深与管道上Z轴方向的振速呈负相关，且随埋深的减小，管道Z轴振速变化 幅度增大;根据理论计算与实验数据分析，验证了实验条件下管道自身振动速度与管道轴向应变的关系式。 关键词爆破荷载；埋地管道；PE管；动力响应；振速 中图分类号TD235. 1 文献标识码A 文章编号1001 -487X201804-0001 -05 Experimental Study on Buried PE Pipeline under Blasting Loads ZHONG Dong-wang ab ,LU Zk严,HUANG Xiong ab, CHEN Chena b ,S1 Jian-fenga b a. Department of Mechanics, College of Science ； b. China Railway Port and Channel Engineering Group Co Ltd C表示波的传播速度,取场地剪切 波波速，考虑到本次实验中的土多为可塑黄土，且夹 杂少量砂砾，故波速取150 m/s；其中，剪切波的a 值取2,其他的波取1[9]；V为质点实际峰值振速，即 y丿忙并忙。 若振动频率与地震波频率相等时，即/寺时, 以上公式可简化为 -上 2 max 2 C / 取埋深为1. 5 m、爆心距为3.2 m时3号管截 面三位置迎爆面的轴向拉应变以及三号管上的振 速，如表6。 表6 3号管实际振动速度及截面三迎爆面轴向拉应变表 Table 6 The actual vibration speed of No. 3 pipe and the axial tensile strain of the cross section of the three-explosive surface 药量/g轴向拉应变/V7cm s 1 50219.085.63 75138.573.54 100166.514. 17 125242.825.67 150429.4611. 18 175300.248.14 200356.5310.32 将表6中振动速度V代入式2中，得出6 ,与 实测管道轴向拉应变测对比如图8所示。 如图8所示,％与6变化趋势基本一致,且差距 较小，在50 200 g药量变化过程中,实测轴向应变值 e測与计算出的管道轴向应变值勺最大差值仅为实测 管道轴向拉应变內I的22. 16,且随着药量的增加, 在125 g药量之后的与测的差值逐渐减小，在200 g 药量时轴向应变差值减小到最小,应变差值仅为实测 应变的3.51,误差均在可接受范围之内。由此可推 断,可由管道上的振速或者轴向应变中的一个量根据 式1较为准确的推出另外一个量。 图8管道轴向应变实测与对比图 Fig. 8 Axial strain measurement and comparison 2.4数据有效性分析 在爆源埋深为1.5 m,爆心距为3.2 m时，在药 量由50 g增加到75 g以及由150 g增加至175 g 时，应变值均有不同程度的下降。实验过程中，每次 药量都经过准确称量，每台仪器在每次测量之后都 会重新校准平衡，每次填土为沙袋覆盖。参照其它 组实验以及对比实验数据，可得岀此现象的原因在 于埋置药包时，由于药包过深导致部分药包埋置完 成后,后续填土阶段未严格按照要求填土，采用沙袋 覆盖,填土质量得不到保障，系实验过程中的人为因 素导致误差。 3结论与建议 通过改变药量、爆心距等因素对埋地PE管进 行实验研究,得到如下结论与建议 1 在爆破载荷作用下,PE管的迎爆面应变峰 值随药量增大而增大，且近似呈线性关系。迎爆面 环向压应变峰值明显大于迎爆面其他方向的应变峰 值。在药包埋深在1-5 m,爆心距为3. 2 m时，PE 管0 315,在实验爆源条件下均处于弹性变形阶段。 2 由于爆破地震波在地表处的反射作用，管 道的埋深与管道上Z轴方向的振速呈负相关，且随 埋深的减小，管道Z轴方向振速变化的幅度增大， 埋深越大,Z轴振速变化的幅度越小，地表Z轴方向 的振动速度峰值均比埋地管道上的振动速度大。且 爆源位置一定时，埋深越小的管道随药量增加其Z 轴方向振动速度峰值增长越快。 下转第89页 第35卷第4期王新生，张英才运行高速公路上跨天桥爆破拆除关键技术研究89 and numerical simulation of whole process of blasting and collapse of viaduct[ J]. 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Beijing Peoplez s transportation press,2012. in Chinese 英文编辑陈东方 上接第5页 3 根据实验数据分析，验证了公式几“ 士伶的准确性，可在类似的实验中，根据管道本身 的振动速度来推断管道上的轴向应变，为实验提供 参考。 4 实验中每步操作都应严格按照规范要求， 填土环节应采用人工填土夯实，与工程实际相符。 参考文献References [1] 姚安林，赵师平，么惠全，等.地下爆炸对埋地输气管 道冲击响应的数值分析[J].西南石油大学学报自然 科学版，2009,314168-172. [1 ] YAO An-lin,ZHAO Shi-ping, ME Hui-quan,et al. Nu- merical analysis of impact of underground explosion on buried gas transmission pipeline[ J]. Journal of Southwest Petroleum University Natural Science Edition , 2009, 314168-172. in Chinese [2] 刘建民，陈文涛爆炸荷载下埋地管道动力响应分析 研究[J] 工程爆破,2008,14220-24. [2] LIU Jian-min, CHEN Wen-tao. Analysis of dynamic re sponse of buried pipeline under blast loading [ J]. Engi neering Blasting, 2008,142 20-24. in Chinese [3] 李又绿，姚安林爆炸载荷对埋地输气管道的动力响 应和极限载荷分析[J] 焊管,2009,32116349. [3 ] LI You-lv, YAO An-lin. Analysis of dynamic response and ultimate load of explosive loads on buried gas transmission pipelines[ J]. 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