落石冲击作用下埋地管道的动力响应分析OA

针对地质灾害高风险区段埋地管道所面临的落石冲击威胁,为深入探究其动力响应特性,采用缩尺模型试验与数值模拟相结合的方法,系统研究了埋地管道的动力响应特性。建立的试验模型缩尺比例为1∶10,利用落锤冲击试验装置,结合LS-DYNA有限元分析,探讨了管道埋深、壁厚、冲击参数、管道参数和土体特性(土体弹性模量和管土摩擦因数)对埋地管道的影响。试验结果表明:同一冲击高度下,管道埋深和壁厚越大,应变峰值越小;落锤偏心冲击时,冲击点偏离管道中心后,对管道上下截面的影响减弱;冲击高度越高,管道中部应变峰值越大。数值模拟结果表明:管道最大应力和应变与管道直径、内压和冲击速度正相关,与冲击偏距、土体弹性模量和管道埋深负相关;管土摩擦因数增大对管道应力、应变的影响有限,超过0.3后影响甚微。基于Pearson相关性分析可知,冲击偏距、管道内压、管道直径、土体弹性模量和管土摩擦因数的影响程度依次降低,管道应变与管道内压、管径和管土摩擦因数呈正相关,与土体弹性模量和落石冲击偏距呈负相关;其中落石冲击偏距和管道内压对埋地管道力学响应的影响为中等偏强相关。