隧道掘进爆破载荷作用下埋地管道的振动峰值速度预测研究*

梁 瑞，胡才智，周文海，朱 冕

(兰州理工大学 石油化工学院，甘肃 兰州 730050)

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随着城市管网密集度增加，在城市地铁隧道施工过程中，由掘进爆破产生的管道受损问题受到国内外学者的高度重视[1-4]。Kouretzis等[5]基于管道不受地应力及内部输送压力作用的理想状态下的假设，将管道近似为薄壁柱壳，讨论埋地管道在爆炸载荷冲击下的变形；朱斌等[6]通过数值模拟分析，计算不同运行压力条件下埋地燃气管道的动力响应特性，认为管道截面峰值和振速大于其正上方地表振速且二者存在线性关系，由此建立管道爆破振动速度的预测模型；张震等[7]通过数值模拟，建立管道拉应力峰值和振动速度峰值的函数关系，由最大拉应力强度理论得到管道的爆破控制振速；Mokhtari等[8]根据所建立的外部爆炸载荷冲击管道数值模型，分析爆炸载荷对管道内部造成的动态破裂过程；郑爽英等[9]通过建立隧道爆破地震下输气数值实验，确定爆破地震作用下埋地输气管道安全振动控制标准,明确管道运行参数对其动力响应的影响规律；曹海峰[10]搜集北京某地铁施工的地震波地表质点振动波形以及波频特性等数据，拟合爆破地震波衰减经验公式。上述研究表明管道质点振动峰值速度(PPV)主要与工程的总炸药量、管道质点与爆源间的距离以及管道的物理参数有关。但爆炸载荷下管道结构的动力响应以及损伤还与管道质点的振动频率密切相关，采用频率-速度双因素的爆破安全判据已成为主流[11]，故以上研究未考虑爆破过程中埋地管道的振动频率、爆破振动持续时间等因素对管道受震特性的影响。……