申请/专利权人：中冶武勘工程技术有限公司

申请日：2024-01-30

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN118244349A

主分类号：G01V1/30

分类号：G01V1/30;G01N29/04

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.25#公开

摘要：本发明提供了一种通过地表振动速度对埋地输气管道安全状态判定的方法。所述方法通过对现场P波及S波波速计算，得出P波到达地表监测点的时间与直达P波、反射P波及反射SV波到埋地输气管道的时间差；通过计算出振动波的反射系数及时间差得到直达P波、反射P波以及反射SV波的振动速度，并通过矢量计算得到埋地输气管道旁土体振动速度，并通过数值模拟计算得到埋地输气管道周围土体与管道振动速度差异经验系数，进而得到埋地输气管道振动速度阈值，并与理论的埋地输气管道阈值进行对比，从而对埋地输气管道的安全状态进行判断。本发明专利能通过地表振动速度监测判断埋地输气管道的安全状态，具有较高的经济价值以及较强的实践性。

主权项：1.一种通过地表振动速度对埋地输气管道安全状态判定的方法，其特征在于，具体步骤如下：S1.测量现场岩土性质，通过岩土的密度、泊松比、弹性模量参数对现场岩土的压缩波P波的波速以及剪切波S波的波速进行计算，具体如下： 式中Cp为岩土介质P波波速，单位ms；Cs为岩土介质S波波速，单位ms；ρ为岩土介质密度，单位kgm3；u为岩土介质泊松比；E为岩样介质弹性模量，单位MPa；S2.通过埋地输气管道距离冲孔灌注桩施工振动源的水平距离H1、埋地输气管道埋深D1计算得出地面监测点处入射P波的入射角度及反射SV波的出射角度、P波的反射系数和S波的反射系数，表达式如下： 式中：θP为地面监测点处入射P波的入射角度；θS为地面监测点处反射SV波的反射角度；H1为冲孔灌注桩施工振动源与埋地输气管道的水平距离；D1为冲孔灌注桩施工振动源距地面的垂直距离及管道埋深；Rpp为地面监测点处反射P波的反射系数；Rps为地面监测点处反射SV波的反射系数；S3.确定入射P波经过地面无振动波垂直偏振反射后抵达埋地输气管道的波称为反射P波，地面激发点为P点；确定入射P波经过地面振动波垂直偏振反射后抵达埋地输气管道的波称为反射SV波，地面激发点为S；所述P点的P波入射由于没有垂直偏振因此入射角度与出射角度是一致的，直接得到P点为埋地输气管道与地面监测点的水平距离H1的中心点，即得到P点距离冲孔灌注桩施工振动源的水平距离Hp： 通过埋地输气管道埋深D1、埋地输气管道与地面监测点的水平距离H1以及S1步骤中计算的岩土介质P波波速Cp、岩土介质S波波速Cs计算反射SV波在地面激发点S到冲孔灌注桩施工振动源中心的水平距离Hs及地面激发点P处入射P波的入射角度θ'p、地面激发点S处反射SV波的反射角度θ”s；具体计算公式如下： D1tanθ”p+tanθ”s＝H1Cpsinθ”s-Cssinθ”p＝0Hs＝D1·tanθ”p式中，Hp为地面激发点P点到冲孔灌注桩施工振动源的水平距离；Hs为地面激发点S到冲孔灌注桩施工振动源中心的水平距离；S4.分别计算出冲孔灌注桩施工振动源发射出直接抵达埋地输气管道的直达P波、通过地面激发点P反射的反射P波、地面激发点S反射的反射SV波到达埋地输气管道的时间与冲孔灌注桩施工振动源发出的入射P波到达管道正上方地面监测点的时间差，计算公式如下： 式中，Δt0为直达P波到达埋地输气管道与入射P波到达地面监测点的时差；Δt1为通过地面激发点P反射的反射P波到达埋地输气管道与入射P波到达地面监测点的时差；Δt2为通过地面激发点S反射的反射SV波到达埋地输气管道与入射P波到达地面监测点的时差；S5.根据安装在地面监测点的垂直方向振动传感器测量出的地表垂直向振动速度Vyt计算出入射P波的波形，表达式如下： 式中，Vyt为地面监测点垂直振动速度波形；Vpt为地面监测点处的入射P波的振动速度波形；S6.通过冲孔灌注桩施工振动源发射出直接抵达埋地输气管道的直达P波、地面激发点P点处反射的反射P波以及地面激发点S点处反射的反射SV波在地下埋地输气管道处水平方向和垂直方向的振动速度分量得到地下埋地输气管道处土体振动速度 式中，为地下埋地输气管道的振动速度沿水平方向的振动速度分量； 为地下埋地输气管道的振动速度沿垂直方向的振动速度分量； 为地下埋地输气管道处土体振动速度；V0xt为直达P波在地下埋地输气管道处的振动速度沿水平方向的振动速度分量；V0zt为直达P波在地下埋地输气管道处振动速度沿垂直方向的振动速度分量；V1xt为地面激发点P点处反射的反射P波在地下埋地输气管道处的振动速度沿水平方向的振动速度分量；V1zt为地面激发点P点处反射的反射P波在地下埋地输气管道处的振动速度沿垂直方向的振动速度分量；V2xt为地面激发点S点处反射的反射SV波在地下埋地输气管道处的振动速度沿水平方向的振动速度分量；V2zt为地面激发点S点处反射的反射SV波在地下埋地输气管道处的振动速度沿垂直方向的振动速度分量；S7.通过S6步骤中计算的地下埋地输气管道处土体振动速度结合建立的埋地输气管道三维模型得到埋地输气管道与土体振动速度关系式，得到埋地输气管道振动峰值速度V管，其计算如下： Kt为管道-土体振动速度差异经验系数；S8.通过将埋地输气管道振动峰值速度V管与埋地输气管道振动阈值V阈值进行对比判断管道安全状态：若V管V阈值，则管道处于不安全状态；若V管V阈值，则管道处于安全状态；其中，所述埋地输气管道振动阈值V阈值为埋地输气管道破坏时的振动速度。

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