隧道爆破振动对天然气管道影响规律研究

发布时间：2017-05-23 10:08

  本文关键词：隧道爆破振动对天然气管道影响规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：管道运输是目前石油和天然气的一种重要的运输途径,因此保持油气管道运营的安全性是十分重要的。在隧道爆破施工过程中,常常遇到爆破振动对管道的影响问题。因油气管道运输物质多为易燃易爆、有毒有害物质,因此当油气管道遭到破坏后,将释放出大量的可燃气体和有害物质,其可能引发火灾甚至产生爆炸,对临近地区造成不可估量的毁坏。而国内外制定的管道上方地表振速控制标准差别较大,无法对爆破施工进行精准有效的控制。因此,研究隧道爆破振动对埋地管道的影响具有重要的意义。西安至成都客运专线仙女岩隧道下穿兰-成-渝埋地天然气管道,在隧道掘进施工过程中产生的爆破振动可能危及隧道上方埋地天然气管道的安全运行。本文运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立三维有限元模型,通过模拟计算结果与现场实测振动数据的对比分析,既检验模拟计算结果的准确性,又进一步修改完善模型参数。本文主要研究管道、管道周围土体、以及管道正上方地表振动情况和管道安全性评估。通过分析数据结果可知：三个不同截面上,掌子面正上方管道底部竖直方向振速最大。在同一截面不同位置：竖直方向上,管道振速大于管道周围土体振速,横向、轴向方向上,管道周围土体振速大于管道振速。地表振速为3.99cm/s时,其最大叠加应力为92.56MPa,远远小于管道许用应力值464.4MPa,即爆破产生的振动不会对管道的安全产生影响。分析不同单段炸药量和不同隧道埋深工况下,爆破振动对埋地天然气管道的影响。随着单段炸药量的增加,管道底部和管道底部周围土体振速都随之增加,且管道的峰值振速均要大于管道周围土体的峰值振速；管道叠加最大应力和掌子面正上方管道地表振速也随之增加。随着隧道埋深的增加,管道底部和管道底部周围土体振速都随之减小,且管道的峰值振速均要大于管道周围土体的峰值振速；管道叠加最大应力和掌子面正上方管道地表振速随之减小。不同单段炸药量和隧道埋深下,对比管道振速与管道周围土体振速曲线图可知：两者随单段炸药量和隧道埋深增减趋势保持一致,因实际工程中对管道振速的测量存在一定困难性,因此可通过测量管道周围土体振速估测管道振速。通过单段炸药量与叠加最大应力拟合关系式、单段炸药量与地表振速拟合关系式、隧道埋深与叠加最大应力拟合关系式、隧道埋深与地表振速拟合关系式,来控制爆破振动对埋地天然气管道的影响,保障埋地天然气管道的安全运行。
【关键词】：埋地天然气管道 爆破振动 质点振速 安全性
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.6;TE973
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-18
• 1.2.1 爆破地震波的特性研究13-14
• 1.2.2 爆破振动对管道的影响研究14-15
• 1.2.3 埋地管道与管道周围土体相互作用研究15-16
• 1.2.4 爆破振动安全评估研究16-18
• 1.3 本文主要研究内容及方法18-20
• 1.3.1 研究内容18
• 1.3.2 研究方法18-20
• 第2章 岩石爆破的波动理论20-29
• 2.1 岩石爆破作用及其波动效应20-24
• 2.1.1 岩石爆破作用原理20-21
• 2.1.2 爆破应力波的形成原理及其波动特征21-24
• 2.2 爆破地震波传播理论24-27
• 2.2.1 爆破应力波与地震波的形成原理24-25
• 2.2.2 爆破地震波的传播与衰减规律25-26
• 2.2.3 爆破地震波在界面的反射与透射26-27
• 2.3 管道受地震波影响特性27-29
• 第3章 爆破振动对埋地天然气管道影响模拟方法研究29-48
• 3.1 ANSYS/LS-DYNA简介29-35
• 3.1.1 LS-DYNA功能概述29
• 3.1.2 LS-DYNA算法基础29-33
• 3.1.3 单点高斯积分和沙漏控制33-34
• 3.1.4 LS-DYNA分析的一般流程34-35
• 3.2 工程概况35-38
• 3.2.1 隧道、管道位置概况35-38
• 3.2.2 工程地质概况38
• 3.3 隧道爆破振动对埋地天然气管道影响数值模拟38-46
• 3.3.1 模型的建立及网格的划分38-39
• 3.3.2 无反射边界条件及接触设置39-41
• 3.3.3 单元类型的选取41-42
• 3.3.4 材料模型及相关参数42-46
• 3.4 爆破振动对埋地天然气管道影响模拟的准确性验证46-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 爆破振动对埋地天然气管道影响规律研究48-82
• 4.1 埋地天然气管道振动响应分析48-56
• 4.2 埋地天然气管道振动响应与周围土体的振动响应关系56-59
• 4.3 埋地天然气管道安全性研究59-62
• 4.4 不同单段炸药量下埋地天然气管道的振动响应情况62-71
• 4.5 隧道埋深对埋地天然气管道的振动响应分析71-81
• 4.6 本章小结81-82
• 第5章 结论与展望82-84
• 5.1 结论82-83
• 5.2 展望83-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-88

  本文关键词：隧道爆破振动对天然气管道影响规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：387607