›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (11): 3151-3158.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

P波作用下饱和土中输流管道动力响应

刘优平1, 2,乔 兰1,徐 斌2   

  1. 1. 北京科技大学 土木与环境工程学院,北京 100083;2. 南昌工程学院 土木与建筑工程学院,南昌 330099
  • 收稿日期:2012-08-07 出版日期:2013-11-09 发布日期:2013-11-11
  • 通讯作者: 徐斌,男,1971年生,博士,副教授,主要从事饱和土体-结构共同作用问题的研究。E-mail: xmq418@163.com E-mail:csulyp@126.com
  • 作者简介:刘优平,男,1979年生,博士,讲师,主要从事岩土动力学与爆破方面的研究
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(No. 50969007,No. 51269021);江西省自然科学基金(No. 20114BAB206012);江西省自然科学计划重点项目 (No. 20133ACB20006);江西省教育厅科学技术研究项目(No. GJJ12629)。

Dynamic response of liquid-filled pipe embedded in saturated soil due to P waves

LIU You-ping1, 2,QIAO Lan1,XU Bin2   

  1. 1. School of Civil and Environmental Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 2. College of Civil and Structure Engineering, Nanchang Institute of Technology, Nanchang 330099, China
  • Received:2012-08-07 Online:2013-11-09 Published:2013-11-11

摘要: 根据Biot波动理论,采用复变函数与多级坐标法,求解了P波作用下饱和土体中地下输流管道的波动散射方程,分析了管道中流体介质性质、入射波角度及管道埋深等对地下输流管道周边动应力集中系数及孔压集中系数分布的影响。计算结果表明:在低频弹性波入射时,管道周边动应力集中系数及孔压集中系数分布相对均匀,而随入射频率的增加,其分布变得复杂化,但其峰值有所减小;中低频波入射作用下,管道内为水、石油介质时,动应力集中系数和孔压集中系数较空气介质时小,而在高频波作用时情况相反;对于管道内流体介质为水时,随着入射角度的变化,应力集中分布也沿一定角度的方向发生转动,入射波自管道下方垂直入射时,管道周边动应力集中系数峰值相对较大;随埋深的增加,动应力集中系数和孔压集中系数均呈震荡减小的趋势。

关键词: 饱和土, 输流管道, P波, 动应力集中系数, 孔压集中系数

Abstract: According to the Biot wave theory and the complex function combined with multi coordinate method, the wave scattering dynamical equation of liquid- filled pipe in saturated soil impacted by P waves is solved. The effects of fluid property in the pipe, incident wave angle and buried depth on the distributions of dynamic stress concentration coefficient and pore pressure concentration coefficient are analyzed. The results show that, in low frequency elastic wave incidence, dynamic stress concentration coefficient and pore pressures concentration coefficient are relatively uniform distributions around the periphery of the pipe; when the incident frequency increases, the distributions become complex, but the peak values decrease. In low or middle frequency elastic wave incidence, the dynamic stress concentration coefficient and pore pressure concentration coefficient of the pipeline filled with water or oil are relatively smaller than air medium. But in high frequency elastic wave incidence the opposite is the case. When the fluid medium in pipeline is water, the influences of the incident angle and depth of pipeline on the dynamic stress concentration coefficient and pore pressure concentration coefficient are analyzed. With the increasing of incident angle, the distribution also occurs at certain angle deflection. When the incident wave is perpendicular to the pipe, the peak value of pipe dynamic stress concentration coefficient around the periphery of the pipe is relatively large. With the increasing of depth, dynamic stress concentration coefficient and pore pressures concentration coefficient show shock decrease.

Key words: saturated soil, liquid-filled pipe, P waves, dynamic stress concentration coefficients, pore pressures concentration coefficients

中图分类号: 

  • TV 672
[1] 程昊, 唐辉明, 吴琼, 雷国平. 一种考虑水力滞回效应的非饱和土弹塑性扩展 剑桥本构模型显式算法有限元实现[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 676-686.
[2] 程涛, 晏克勤, 胡仁杰, 郑俊杰, 张欢, 陈合龙, 江志杰, 刘强, . 非饱和土拟二维平面应变固结问题的解析计算方法[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 453-460.
[3] 邓子千, 陈嘉帅, 王建伟, 刘小文, . 基于SFG模型的统一屈服面本构模型与试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 527-534.
[4] 李潇旋, 李涛, 彭丽云, . 控制吸力循环荷载下非饱和黏性土 的弹塑性双面模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 552-560.
[5] 刘丽, 吴羊, 陈立宏, 刘建坤, . 基于数值模拟的湿润锋前进法测量精度分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 341-349.
[6] 赵密, 欧阳文龙, 黄景琦, 杜修力, 赵旭, . P波作用下跨断层隧道轴线地震响应分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3645-3655.
[7] 周凤玺, 柳鸿博, . 非饱和土中Rayleigh波的传播特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3218-3226.
[8] 詹良通, 胡英涛, 刘小川, 陈捷, 王瀚霖, 朱斌, 陈云敏. 非饱和黄土地基降雨入渗离心模型试验 及多物理量联合监测[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2478-2486.
[9] 周凤玺, 高国耀, . 非饱和土中热−湿−盐耦合作用的稳态分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2050-2058.
[10] 汪俊敏, 熊勇林, 杨骐莱, 桑琴扬, 黄强. 不饱和土动弹塑性本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2323-2331.
[11] 陶高梁, 吴小康, 甘世朝, 肖衡林, 马 强, 罗晨晨, . 不同初始孔隙比下非饱和黏土渗透性 试验研究及模型预测[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1761-1770.
[12] 丁伯阳, 宋宥整. 饱和土地下源u-P形式解答动力响应计算[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 474-480.
[13] 方瑾瑾, 冯以鑫, 赵伟龙, 王立平, 余永强, . 真三轴条件下原状黄土的非线性本构模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 517-528.
[14] 朱梦博, 王李管, 刘晓明, 彭平安, 赵嘉轩. 基于波形参数的微震P波到时拾取值质量控制方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 767-776.
[15] 杨明辉, 陈贺, 陈可. 基于分形理论的SWCC边界曲线 滞后效应模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3805-3812.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 魏 丽,柴寿喜,蔡宏洲,王晓燕,李 敏,石 茜. 麦秸秆加筋材料抗拉性能的实验研究[J]. , 2010, 31(1): 128 -132 .
[2] 黄庆享,张 沛,董爱菊. 浅埋煤层地表厚砂土层“拱梁”结构模型研究[J]. , 2009, 30(9): 2722 -2726 .
[3] 荆志东,刘俊新. 红层泥岩半刚性基床结构动态变形试验研究[J]. , 2010, 31(7): 2116 -2121 .
[4] 汪 洋,唐雄俊,谭显坤,王元汉. 云岭隧道底鼓机理分析[J]. , 2010, 31(8): 2530 -2534 .
[5] 刘争宏,廖燕宏,张玉守. 罗安达砂物理力学性质初探[J]. , 2010, 31(S1): 121 -126 .
[6] 雷金波,陈从新. 基于双曲线模型的带帽刚性桩复合地基荷载传递机制研究[J]. , 2010, 31(11): 3385 -3391 .
[7] 王登科,刘 建,尹光志,韦立德. 突出危险煤渗透性变化的影响因素探讨[J]. , 2010, 31(11): 3469 -3474 .
[8] 樊恒辉,高建恩,吴普特,娄宗科. 水泥基土壤固化剂固化土的物理化学作用[J]. , 2010, 31(12): 3741 -3745 .
[9] 王 军,曹 平,李江腾,刘业科. 降雨入渗对流变介质隧道边坡稳定性的分析[J]. , 2009, 30(7): 2158 -2162 .
[10] 唐世斌,唐春安,李连崇,张永彬. 湿度扩散诱发的隧洞时效变形数值模拟研究[J]. , 2011, 32(S1): 697 -0703 .