模拟恐怖袭击地面爆炸对燃气管道影响的试验系统的制作方法

本实用新型涉及爆破与管道工程技术领域，尤其涉及一种模拟恐怖袭击地面爆炸对燃气管道影响的试验方法。

背景技术：

随着中国的城市化发展，用作输油、输气、输水等的管道几乎是城市最重要的生命线，然而这些管道却被加工工业，炸药工厂，露天矿山，采石场，公共工程，甚至是故意的管道附近的爆炸(破坏或恐怖袭击)所威胁。不幸的是，恐怖袭击事件不断增加，近年来，在石油和天然气输送管道的路线上发生了多次爆炸。现有的关于埋地燃气管道爆炸响应的研究普遍关注于管道不发生塑性变形的情况下，寻找安全的爆炸距离，多局限于现场检测与数值模拟，而故意的爆炸(破坏或者恐怖袭击)会对管道造成严重的变形，是埋地燃气管道爆炸响应的研究的空白。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种模拟恐怖袭击地面爆炸对燃气管道影响的试验系统。

本实用新型的实施例提供一种模拟恐怖袭击地面爆炸对燃气管道影响的试验系统，包括环境土层、炸药包、燃气管道和量测装置；

所述环境土层包括上层的杂填土层和下层的粉质黏土层；

所述燃气管道一端密封，另一端为加压口，且所述燃气管道布设于所述杂填土层和所述粉质黏土层之间；

所述炸药包布设于所述杂填土层表面，且到所述燃气管道两端的距离相等；

所述量测装置包括土压力计、加速度传感器、多个应变片组和多个振动速度测试仪，所述土压力计和所述加速度传感器布设于所述杂填土层内，所有应变片组布设于所述燃气管道外壁，所有振动速度测试仪布设于所述燃气管道内。

进一步地，包括数据采集仪和计算机，所述土压力计、所述加速度传感器、所有应变片组和所有振动速度测试仪分别通过数据线连接所述数据采集仪，所述数据采集仪连接所述计算机。

进一步地，所述燃气管道加压口一侧设有工作槽，所述工作槽内设有加压装置，所述加压装置包括压力表和空气增压泵，所述空气增压泵和所述加压口用输气管连接，所述压力表设置于所述输气管上。

进一步地，所述杂填土层的厚度为2m～4m。

进一步地，所述燃气管道外壁距离密封端2m和4m处的截面上各设置四个应变片组，且每处的四所述应变片组环绕所述燃气管道圆周均布分布，每一所述应变片组包括环向应变片和轴向应变片，所述环向应变片用于测量所述燃气管道径向应变，所述轴向应变片用于测量所述燃气管道轴向应变。

进一步地，所述炸药包为圆柱形，所述炸药包为乳化炸药，且所述炸药包的重量为200g、400g或600g。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型的模拟恐怖袭击地面爆炸对燃气管道影响的试验系统，在燃气管道内部分别布置应变片组和振动速度测试仪，能够对燃气管道的振动特性和动力响应特征进行实时全面的测试，解决了现实情况中只能在地表监测燃气管道导致监测不全面的问题。设置了可调控的炸药量、爆心距、管道埋深等参数，充分考虑了现实工况的复杂多样性，为进一步揭示恐怖袭击地面爆炸对燃气管道的动力响应和破坏机理，总结管道振动特性和动力响应特征提供了实验依据和研究方法，为城市燃气管道的抗震优化个安全防护设计提供了科学依据。

附图说明

图1是本实用新型模拟恐怖袭击地面爆炸对燃气管道影响的试验系统的剖面示意图；

图2是图1中A界面的局部放大示意图；

图3是图2中应变片组8的示意图；

图4是实施例中某测点动态应变测试数据图；

图5是实施例中某测点振动速度测试数据图。

图中：1-燃气管道、2-环境土层、3-炸药包、4-工作槽、5-振动速度测试仪、6-密封端、7-加压口、8-应变片组、9-轴向应变片、10-环向应变片。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本实用新型的实施例提供了一种模拟恐怖袭击地面爆炸对燃气管道影响的试验系统，包括环境土层2、炸药包3、燃气管道1、量测装置、数据采集仪和计算机。

所述环境土层2包括上层的杂填土层和下层的粉质黏土层，所述杂填土层的厚度为2m～4m，可探究不同埋深的燃气管道1受爆破影响。

所述燃气管道1一端6密封，另一端为加压口7，且所述燃气管道1布设于所述杂填土层和所述粉质黏土层之间，所述燃气管道1加压口7一侧设有工作槽4，所述工作槽4内设有加压装置，所述加压装置包括压力表和空气增压泵，所述空气增压泵和所述加压口用输气管连接，所述压力表设置于所述输气管上，通过所述空气增压泵对所述燃气管道1充气，观察所述压力表确定所述燃气管道1内气压，探究所述燃气管道1内不同气压时受爆破影响。本实施例中所述燃气管道1的长度为8m，内直径100cm，外直径102cm，材质为球墨铸管铁。

所述炸药包3布设于所述杂填土层表面，且到所述燃气管道1两端的距离相等，所述炸药包3可以设置于所述燃气管道1正上方，也可以分别设置于偏离所述燃气管道1轴线一侧0m、1m或2m，分别探究不同爆炸距离对所述燃气管道1受爆破影响。本实施例中，所述炸药包3为圆柱形，所述炸药包3为乳化炸药，且所述炸药包3的重量为200g、400g或600g，分别探究不同炸药重量对管道受爆破影响。

请参考图2和图3，所述量测装置包括土压力计、加速度传感器、多个应变片组8和多个振动速度测试仪5，所述土压力计和所述加速度传感器布设于所述杂填土层内，所有应变片组8布设于所述燃气管道1外壁，所有振动速度测试仪5布设于所述燃气管道1内。本实施中在所述杂填土层深度1m和0.5m处均埋设所述土压力计和所述加速度传感器，所述燃气管道1外壁距离该密封端2m和4m的截面上各设置四个应变片组8，每处的四所述应变片组8环绕所述燃气管道1圆周均布分布，可以环绕所述燃气管道1圆周上下左右四点设置所述应变片组8，每一所述应变片组8包括环向应变片10和轴向应变片9，所述环向应变片10用于测量所述燃气管道1径向应变，所述轴向应变片9用于测量所述燃气管道1轴向应变，在所述燃气管道1内部距离该密封端2m和4m处、以及所述燃气管道1加压口7一端分别设置振动速度测试仪。

所述土压力计、所述加速度传感器、所有应变片组8和所有振动速度测试仪5分别通过数据线连接所述数据采集仪，所述数据采集仪连接所述计算机。

本实用新型的实施例还提供了一种模拟恐怖袭击地面爆炸对燃气管道影响的试验方法，包括以下步骤：

S1在粉质黏土层中开挖基坑作为燃气管道的地下埋设空间，并在该埋设空间一端侧面填筑工作槽4，本实施例中所述基坑长8m，高宽均1.5m；

S2密封所述燃气管道1一端6，所述燃气管道1另一端为加压口7，并在所述燃气管道1外壁距离该密封端2m和4m的截面上各设置四个应变片组8，且每处的四所述应变片组8环绕所述燃气管道1圆周均布分布，本实施例中环绕所述燃气管道1圆周上下左右四点设置应变片组8，每一所述应变片组8包括环向应变片10和轴向应变片9，所述环向应变片10用于测量所述燃气管道1径向应变，所述轴向应变片9用于测量所述燃气管道1轴向应变，在所述燃气管道1内部距离该密封端2m和4m处、以及所述燃气管道1另一端7分别设置振动速度测试仪5；

S3布设所述燃气管道1于所述埋设空间，并堆砌杂填土，根据城市杂填土层的密度压实形成2m～4m的杂填土层，压实时用贯入度试验测土体的压实度，使所述燃气管道1加压口7一端靠近所述工作槽4，在所述工作槽4内设置加压装置，并用输气管连接所述加压装置和所述加压口7。

S4在所述杂填土层深度1m和0.5m处均埋设土压力计和加速度传感器；

S5将所有应变片组8、所有振动速度测试仪5、所有土压力传感器和所有加速度传感器用数据线连接数据采集仪，并将所述数据采集仪连接计算机；

S6在所述杂填土层表面布置炸药包3，所述炸药包3可以设置于所述燃气管道1正上方，也可以分别设置于偏离所述燃气管道1轴线一侧0m、1m或2m，分别探究不同爆炸距离对管道受爆破影响，在爆破工作开始之前，调试所述数据采集仪，起爆所述炸药包3，所有应变片组8采集所述燃气管道1的应变数据，所有振动速度测试仪5采集所述燃气管道1的振动数据，所有土压力传感器和所有加速度传感器分别采集所述杂填土层所受压力数据和加速度数据，待爆炸结束，周围岩土体稳定后停止采集，且所有应变数据、所有振动数据、所有压力数据和所有加速度数据均被传输至所述计算机保存。

上述的模拟恐怖袭击地面爆炸对燃气管道影响的试验方法还包括通过所述计算机进行数据处理步骤，具体为：根据所述振动数据构建所述燃气管道振动时程曲线v(t)，并进行一次积分得到所述燃气管道1的位移衰减曲线，获得所述燃气管道1的振动衰减规律，图5为本实施例中所述燃气管道1的一测试点的径向应变和轴向应变测试数据图；

请参考图4，上述的模拟恐怖袭击地面爆炸对燃气管道影响的试验方法还包括通过所述计算机进行数据处理步骤，具体为：根据所述应变数据构建所述燃气管道1动的应变时程曲线ε(t)，利用所述燃气管道1的本构方程δ＝Eε，转化为所述燃气管道1的动应力衰减曲线δ(t)，获得所述燃气管道1的动力响应特征，图4为本实施例中所述燃气管道1的三测试点的振动速度测试数据图。

上述的模拟恐怖袭击地面爆炸对燃气管道影响的试验方法还包括通过所述计算机进行数据处理步骤，具体为：利用所述燃气管道1的本构方程δ＝Eε，根据所述燃气管道1的动态抗拉强度δ(t)计算所述炸药包3的最大允许炸药量，获得所述燃气管道1的振动荷载承受能力。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。