埋地输油管道对爆破振动的动力响应.pdf

ｄｏｉ１０. ３９６９/ ｊ. ｉｓｓｎ. １００１-８３５２. ２０２１. ０１. ０１０ 埋地输油管道对爆破振动的动力响应 ❋ 高文乐① 李坤鹏① 段耀奎① 冯 娜① 张春玉② ①山东科技大学土木工程与建筑学院 山东青岛，２６６５９０ ②济南鲁威科安振动检测有限公司 山东济南，２５００００ [摘 要] 为了控制爆破振动对油气管道的影响，利用 ＡＮＳＹＳ/ LＳ-ＤＹＮＡ 软件对埋地管道在爆破作用下不同方向 的受力过程进行数值模拟，建立埋地管道三维有限元模型，采用多物质流固耦合算法模拟爆破过程。 结果表明基 于流固耦合方法模拟得到的振速与现场实测结果基本一致，利用该模拟方法研究爆破振动对埋地输油管道的影响 是可行的。 经过爆破模拟分析，得到埋地管道上的有效应力变化规律。 迎爆面和背爆面受到的应力远高于管顶、 管底受到的应力，且迎爆面的有效应力大于背爆面，说明迎爆面是最容易发生变形的;管顶和管底位于管道的中轴 面上，受到的应力较小，变形也较小。 [关键词] 埋地输油管道;爆破振动;有效应力;ＡＮＳＹＳ/ LＳ-ＤＹＮＡ;流固耦合 [分类号] ＴＵ７４６. ５ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ Ｂｕｒｉｅｄ Ｏｉｌ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｔｏ Ｂｌａｓｔｉｎｇ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ＧＡＯ Ｗｅｎｌｅ①， LＩ Ｋｕｎｐｅｎｇ①， ＤＵＡＮ Ｙａｏｋｕｉ①， ＦＥＮＧ Ｎａ①， ＺＨＡＮＧ Ｃｈｕｎｙｕ② ① Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ， Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｑｉｎｇｄａｏ， ２６６５９０ ② Ｊｉｎａｎ Lｕｗｅｉ Ｋｅａｎ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｃｏ. ， Lｔｄ. Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｊｉｎａｎ， ２５００００ [ＡＢＳＴＲＡＣＴ] Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｎ ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ， ｓｏｆｔｗａｒｅ ＡＮＳＹＳ/ LＳ-ＤＹＮＡ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｆｏｒｃｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｂｕｒｉｅｄ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ ｕｎｄｅｒ ｂｌａｓｔｉｎｇ ａｃｔｉｏｎ， ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ａ ｔｈｒｅｅ-ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｂｕｒｉｅｄ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ， ａｎｄ ｕｓｅ ｍｕｌｔｉ-ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｌｕｉｄ-ｓｏｌｉｄ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ. Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｕｉｄ-ｓｏｌｉｄ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｂａｓｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ. Ｉｔ ｉｓ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｔｏ ｕｓｅ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｂｕｒｉｅｄ ｏｉｌ ｐｉｐｅｌｉｎｅ. Ｃｈａｎｇｅ ｌａｗｓ ｏｆ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ ｂｕｒｉｅｄ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ. Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｆｒｏｎｔ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｂａｃｋ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｓ ｍｕｃｈ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｎ ｔｈｅ ｔｏｐ ａｎｄ ｂｏｔｔｏｍ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｂｅ， ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒｏｎｔ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｓ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｂａｃｋ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ， ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｒｏｎｔ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｐｒｏｎｅ ｔｏ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ. Ｔｈｅ ｔｏｐ ａｎｄ ｂｏｔｔｏｍ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｐｅ ａｒｅ ｌｏｃａｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌ ａｘｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｐｅ， ｓｏ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｉｓ ｓｍａｌｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｓ ａｌｓｏ ｓｍａｌｌ. [ＫＥＹＷＯＲＤＳ] ｂｕｒｉｅｄ ｏｉｌ ｐｉｐｅｌｉｎｅ; ｂｌａｓｔｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ; ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ; ＡＮＳＹＳ/ LＳ-ＤＹＮＡ; ｆｌｕｉｄ-ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ 引言 目前，管道运输在石油运输与调配中起到重要 作用，覆盖全国的油气管网格局已经形成[１]。 在管 道运输过程中，难免会遇到爆破作业。 爆破施工产 生的爆破振动会对邻近埋地输油管道产生影响，甚 至导致管道破裂，造成资源浪费，同时存在很大的安 全隐患。 国内外制定的管道上方地表振速控制标准 差别较大[２]，爆破振动对管道的影响无法得到准确 计算。 因此，可以运用数值模拟分析爆破振动对埋 地管道的影响。 王树江[３]运用 ＡＮＳＹＳ/ LＳ-ＤＹＮＡ 有 限元软件建立了包含炸药、岩土体、埋地管道的管土 耦合模型，通过爆破动力载荷数值模拟，分析管土耦 合模型受爆破动载荷的动力响应。郝郁清[４]运用 有限元软件建立管土三维数值模型，分析不同装药 第 ５０ 卷 第 １ 期 爆 破 器 材 Ｖｏｌ. ５０ Ｎｏ. １ ２０２１ 年 ２ 月 Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｆｅｂ. ２０２１ ❋ 收稿日期２０２０-０８-３１ 基金项目国家自然科学基金５１８７４１８９ 第一作者高文乐１９６６ － ，男，硕士，教授，主要从事岩土力学和爆破安全技术的教学和科研工作。 Ｅ-ｍａｉｌｗｅｎｌｅｇａｏ＠１６３. ｃｏｍ 通信作者李坤鹏１９９５ － ，男，硕士研究生，主要从事岩土力学和爆破安全技术的科研工作。 Ｅ-ｍａｉｌ１２６３２９４１６６＠ ｑｑ. ｃｏｍ 量及爆心距工况下埋地燃气管道、地表土体对爆破 振动的动力响应。 黄雄[５]运用 LＳ-ＤＹＮＡ 软件建立 三维有限元模型，证明管道迎爆面中心单元应变峰 值和振速峰值均随着药量的增加而增加，随着爆心 距的增加而减小。 舒懿东[６]建立三维动力有限元 计算模型，分析爆破振动下埋地天然气管道的管径、 壁厚和埋深等参数对管道及地表振动特征和管道 Ｖｏｎ-Ｍｉｓｅｓ 应力的影响规律。 张玉琦等[７]分析了爆 破地震载荷作用下埋地管道的动力响应特征，研究 了管道振动速度及动态应变分布特征。 上述文献均研究了爆破振动对邻近埋地管道的 影响，但是仅停留在对埋地管道单个方向的分析。 由此，结合邻近埋地输油管道的某港区疏港大道土 石方爆破工程进行研究，对埋地管道的迎爆面、背爆 面、管顶和管底 ４ 个面进行分析，总结不同方向结构 面应力分布规律。 １ 有限元模型 １. １ 计算模型建立 碎土石层厚度为 ２. ０ ｍ，两管道平均埋深为 ２. ８ ｍ，相距０. ７ ｍ，管径１ ０２０. ０ ｍｍ，壁厚１２. ７ ｍｍ。 爆 源与管道水平距离 ４６. ０ ｍ，竖直距离３. ５ ｍ，外侧管 道中心距离模型另一端外边界 ４. ０ ｍ。 采用 ＡＮＳＹＳ/ LＳ-ＤＹＮＡ 有限元软件建立模型， 进行数值模拟。 由于管道内的液体流动压力远小于 管道所承受的强度，建模时不考虑管道内部液体和 动压力的影响。 根据对称关系，建立 １/２ 模型进行 简化计算，参数单位采用 ｃｍ-ｇ-μｓ。 令重力方向为 Ｙ 轴负方向，垂直于管道长度方向为 Ｘ 轴正方向，平 行于管道方向为 Ｚ 轴方向。 具体位置及模型尺寸见图 １ 所示。 １ － 弱风化白云质灰岩;２ － 炸药;３ － 空气域; ４ － 碎土石层;５ － 细沙;６ － 埋地管道;７ － 石灰岩。 图 １ 模型尺寸示意图单位ｍ Ｆｉｇ. １ Ｍｏｄｅｌ ｓｉｚｅ ｄｉａｇｒａｍｕｎｉｔｍ 在模型顶部炸药周围建立空气域，使得炸药爆 炸后的能量在流体单元中流动，不存在单元的畸变 问题。 基于管道实际埋地敷设施工中会在底部铺设 垫层的情况，在模型最底部岩层和管道之间设置 ２０ ｃｍ 厚的土层来模拟实际情况。 模型截面如图 ２ 所 示。 图 ２ 管道模型截面图单位ｍｍ Ｆｉｇ. ２ Ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｉｐｅ ｍｏｄｅｌｕｎｉｔｍｍ 根据所研究问题特性，采用多物质流固耦合算 法，即将炸药、空气等物质与固体结构的相互作用进 行耦合计算[８]。 建模时，对流体材料炸药及空气域采用 ＡLＥ 算法，对固体材料其他结构采用Lａｇｒａｎｇｅ算法。 在管道与土体接触处、炸药与被爆岩石接触处对网 格进行加密，以保证计算的精度。 网格划分情况如 图 ３ 所示。 图 ３ 模型网格划分示意图 Ｆｉｇ. ３ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｍｏｄｅｌ ｇｒｉｄ ｄｉｖｉｓｉｏｎ １. ２ 材料本构模型及参数 １. ２. １ 岩石本构模型及相关参数 被爆岩石为弱风化白云质灰岩，采用∗Ｍａｔ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ 弹塑性材料模型[９]，主要参数如表 １ 所示。 表 １ 岩体的相关力学参数 Ｔａｂ. １ Ｒｅｌｅｖａｎｔ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ 密度/ ｇｃｍ －３ 泊松比 弹性模量/ ＧＰａ 屈服强度/ ＭＰａ 切变模量/ ＧＰａ ２. ６５０. １６３００. ０３０. １５ 底部石灰岩采用 ＨＪＣ 模型∗Ｍａｔ Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｈｏｌｍｑｕｉｓｔ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ [１０-１１]，本构参数见表 ２。 １. ２. ２ 土体本构模型及相关参数 土层采用∗Ｍａｔ Ｄｒｕｃｋｅｒ Ｐｒａｇｅｒ 材料模型，主要 的物理力学参数见表 ３。 ４５ 爆 破 器 材 第 ５０ 卷第 １ 期 表 ２ 石灰岩的 ＨＪＣ 模型参数 Ｔａｂ. ２ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ＨＪＣ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ρ/ ｇｃｍ －３ Ｇ/ ＭＰａＡＢ ２. ３１０ ０９３０. ５５１. ２３ ＣＮｆｃ/ ＭＰａＴ/ ＭＰａＥＦＭＩＮ ０. ００９ ７０. ８９６０４０. ０１ ｐｃ/ ＭＰａＵｃｐｌ/ ＧＰａＵｌＤ１ ２００. ００１ ２５２０. １７４０. ０４ Ｄ２Ｋ１/ ＧＰａＫ２/ ＧＰａＫ３/ ＧＰａ １３９－２２３５５０ 表 ３ 土体的相关力学参数 Ｔａｂ. ３ Ｒｅｌｅｖａｎｔ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｉｌ 土体 密度/ ｇｃｍ －３ 泊松 比 内聚力/ ＭＰａ 弹性模量/ ＭＰａ 内摩擦角 / ｒａｄ 碎石 土层 １. ８７０. ２８０. １２０１４０. ００００. ６７３ ２ 细砂 土层 １. ９５０. ２８０. ００４９. １６７０. ６２８ ０ １. ２. ３ 炸药本构模型及相关参数 炸药采用 ２＃岩石乳化炸药、∗Ｍａｔ Ｈｉｇｈ Ｅｘｐｌｏ- ｓｉｖｅ Ｂｕｒｎ 模型[９]，材料的主要参数见表 ４。 采用 ＪＷL 状态方程模拟炸药爆轰产物的压力与体积的 关系。 表 ４ 炸药材料参数 Ｔａｂ. ４ Ｍａｔｅｒｉａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ 密度/ ｇｃｍ －３ 爆速/ ｍｓ －１ 爆压/ ＧＰａ Ａ/ ＧＰａ １. １３ ０００３. ４２１４. ４ Ｂ/ ＧＰａＲ１Ｒ２ωＥ０/ ＧＰａ １８. ２４. ２０. ９０. １５４. １９２ １. ２. ４ 管道本构模型及相关参数 管道为 Ｘ７０ 钢管，采用∗Ｍａｔ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ 弹塑性材料模型，服从 Ｖｏｎ-Ｍｉｓｅｓ 屈服准则，管道主 要的参数[１２]见表 ５。 １. ２. ５ 空气本构模型及相关参数 空气采用∗Ｍａｔ Ｎｕｌｌ 材料模型和线性多项式状 表 ５ 管道的相关力学参数 Ｔａｂ. ５ Ｒｅｌｅｖａｎｔ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｐｉｐｅｌｉｎｅ 密度/ ｇｃｍ －３ 泊松比 弹性模量/ ＧＰａ 屈服强度/ ＭＰａ 切线模量/ ＧＰａ ７. ９０. ３２１０. ０４８０. ０１３. ５ 态方程∗Ｅｏｓ Lｉｎｅａｒ Ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ 描述[１３]，在状态方 程计算过程中不考虑偏应力。 力学参数见表 ６。 表 ６ 空气的相关力学参数 Ｔａｂ. ６ Ｒｅｌｅｖａｎｔ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ａｉｒ 密度/ ｋｇｍ －３ Ｃ０Ｃ１Ｃ２ １. ２９－１. ０ １０ －６ ００ Ｃ３Ｃ４Ｃ５Ｃ６Ｅ０/ ＭＪｍ －３ ００. ４０. ４００. ２５ ２ 数值模拟准确性验证 根据工程实例建立数值计算模型，取管道正上 方与爆源水平距离 ４６ ｍ 的测点 １＃和 ６１ ｍ 的测点 ２＃，其实测的地表峰值振速见表 ７。 选取模型中与 测点 １＃相近位置处管道上方的地表的振速，其结果 如图 ４ 所示。 将现场监测数据与本次数值模拟结果进行比较 分析可以发现，爆破振动现场测点１＃的 Ｘ 方向、Ｙ 方 向、Ｚ 方向峰值振速分别为 ０. ８２、０. ７４、０. ６４ ｃｍ/ ｓ， 模拟计算结果的 Ｘ 方向、Ｙ 方向、Ｚ 方向峰值振速分 别为 ０. ７８、０. ６３、０. ５９ ｃｍ/ ｓ，最大绝对误差为 ０. １０ ｃｍ/ ｓ，相对误差为 １３. ５％，远低于 ３０. ０％ [１４]。 因 此，本次数值模拟是准确的，计算模型可以较好地模 拟出现场的实际情况。 ３ 埋地管道应力分析 埋地输油管道计算时程内的应力云图见图 ５。 由图５可知，ｔ ＝０ ｍｓ时刻炸药起爆，产生的冲 击波从爆源中心向外传播，在５ ｍｓ后爆破地震波传 到管道表面，随后应力波从中间沿管道轴向传播。 传播过程中，管道面对爆心的迎爆面上的应力状态 表 ７ 爆破振动监测数据 Ｔａｂ. ７ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄａｔａ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ 测点 爆心距/ ｍ 药量/ ｋｇ 振速/ ｃｍｓ －１ Ｘ 方向Ｙ 方向Ｚ 方向 矢量合成振速/ ｃｍｓ －１ 达最大值的时间/ ｓ 主频/ Ｈｚ １＃ ２＃ ４６ ６１ ７０ ７０ ０. ８２ １. ００ ０. ７４ １. ４１ ０. ６４ ０. ８８ ０. ９６ １. ６９ ３. ７２７ ４ ７. ６２０ ５ ３８. ８３ ５９. ７０ ５５２０２１ 年 ２ 月 埋地输油管道对爆破振动的动力响应 高文乐，等 ａＸ 方向 ｂＹ 方向 ｃＺ 方向 图 ４ 模拟测点的振动速度波形图 Ｆｉｇ. ４ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｗａｖｅｆｏｒｍ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｐｏｉｎｔｓ 最先开始发生改变，应力值开始增大，且比管道其他 位置处的应力都大;随着时间的流逝，管道上的应力 先增大至最大，随后减小。 埋地输油管道不同位置处受爆破载荷的冲击和 周围土体的作用不同，其动力响应也不同。 取左侧 埋地输油管道横截面方向上 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ ４ 个位置来 研究埋地输油管道的爆破振动响应规律。 管道截面 取点位置见图 ６。 其中，Ａ 处位于迎爆面;Ｂ、Ｄ 两处 分别为管顶和管底;Ｃ 处与 Ａ 处相对，位于背爆面。 管道横截面 ４ 个位置处有效应力随时间变化曲 线见图 ７。 由图 ７ 可知，爆破载荷作用下，管道近爆面Ａ 处的有效应力为 １. ４６ ＭＰａ，管顶Ｂ 处有效应力 为 ０. ７７ ＭＰａ，管道背爆面Ｃ 处有效应力为１. ０６ ＭＰａ，管底Ｄ 处有效应力为 ０. ８４ ＭＰａ。 其中，Ａ 处 有效应力最大，比 Ｃ 处有效应力高３７. ７４％，比 Ｂ、Ｄ 处分别高 ８９. ６１％、７３. ８１％。 Ｃ 处有效应力比 Ｂ、Ｄ 处高 ３７. ６６％、２６. １９％。 由以上分析可得在爆破过程中，迎爆面的有效 应力迅速增大至最大，之后开始衰减至 ０. １ ０. ４ ＭＰａ 范围内。 在爆破振动作用下，迎爆面和背爆面 受到的应力远远高于管顶、管底的受力，且迎爆面的 ａｔ ＝０ ｍｓ ｂｔ ＝５ ｍｓ ｃｔ ＝１５７ ｍｓ ｄｔ ＝２４０ ｍｓ 图 ５ 埋地管道各时刻应力云图 Ｆｉｇ. ５ Ｓｔｒｅｓｓ ｎｅｐｈｏｇｒａｍ ｏｆ ｂｕｒｉｅｄ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ａｔ ｅａｃｈ ｍｏｍｅｎｔ 图 ６ 管道截面取点位置 Ｆｉｇ. ６ Lｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｐｏｉｎｔｓ ａｔ ｔｈｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ６５ 爆 破 器 材 第 ５０ 卷第 １ 期 ａＡ 处 ｂＢ 处 ｃＣ 处 ｄ Ｄ 处 图 ７ 有效应力曲线 Ｆｉｇ. ７ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ ｃｕｒｖｅｓ 有效应力要大于背爆面，说明迎爆面是最容易发生 变形的。 管顶和管底位于管道的中轴面上，受到的 应力较小，变形也较小。 背爆面有效应力比管顶和 管底的有效应力高，是由于当地震波经过左侧管道 传递至右侧埋地管道时，右侧管道的波阻抗与土体 不同，会在右侧管道处发生反射与折射，还会受到管 道直径和壁厚的影响。 ４ 结论 １通过 ＡＮＳＹＳ/ LＳ-ＤＹＮＡ 流固耦合的方法模拟 爆破过程，结果表明基于流固耦合方法模拟得到的 爆破振动速度与现场实测结果基本一致。 因此，在 实际工程中可以采用流固耦合方法进行数值模拟， 研究爆破振动对埋地输油管道影响的相关问题。 ２在爆破振动作用下，迎爆面和背爆面所受应 力远高于管顶、管底所受应力，且迎爆面有效应力要 大于背爆面，表明迎爆面是最容易发生变形的。 管 顶和管底位于管道的中轴面上，受到的应力值较小， 变形也较小。 当爆破地震波经过左侧管道传递至右 侧埋地管道时，右侧管道的波阻抗与土体不同，爆破 地震波会在右侧管道处发生反射与折射，反作用于 左侧管道背爆面，使得背爆面应力比管顶和管底的 应力大。 参 考 文 献 [１] 蒲明， 马建国. ２０１０ 年我国油气管道新进展[Ｊ]. 国际 石油经济， ２０１１， １９３２６-３４，１０５. 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