一种埋地管道变形模式检测方法与流程

本发明涉及埋地管道检测技术领域，具体而言，涉及一种埋地管道变形模式检测方法。

背景技术：

埋地管道，特别是柔性埋地管道正常工作的基础是管土共同作用。管侧土回填不密实、流失或者松动、变形都会造成管道局部应力增大，威胁管道安全。由于自重的作用，管顶附近土与管外壁一般接触较为紧密，但管道中心高程以下，管外土体的密实度往往不够，这是造成管顶竖向变形增大的重要原因。目前，对于大口径埋地柔性管道结构安全的判定主要依赖于管顶竖向变形数据，相关行业技术规范中对此进行了明确规定。然而仅依靠这一项指标并不能反映管道结构的实际工作性态，因此需要对管道进行综合测评，确定管道的变形模式，为管道结构安全评估提供依据。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种埋地管道变形模式检测方法，其能够更加全面地反映管道结构的实际工作性态和变形模式，便于确定管道的变形模式，为管道结构安全评估提供依据。

本发明的实施例是这样实现的：

一种埋地管道变形模式检测方法，其包括：将由激光断面扫描仪测得的埋地管道的检测点的坐标带入椭圆标准方程进行数据拟合得第一拟合方程。检测点为多个，多个检测点沿埋地管道的周向分布且均位于垂直于埋地管道的轴心线的同一个平面。椭圆标准方程的横轴对应埋地管道的水平方向，椭圆标准方程的纵轴对应埋地管道的竖直方向。沿椭圆标准方程的横轴对应将检测点划分为第一检测点组和第二检测点组。将第一检测点组带入椭圆标准方程进行数据拟合得第二拟合方程。将第二检测点组带入椭圆标准方程进行数据拟合得第三拟合方程，并控制第二拟合方程和第三拟合方程共中心点且共横轴。

第一拟合方程的纵轴的长度为2b，第二拟合方程的纵轴的长度为2b1，第三拟合方程的纵轴的长度为2b2，埋地管道的出厂内径为d，第一拟合方程的横轴的长度为2a1，第二拟合方程和第三拟合方程二者的横轴的长度均为2a2。若|d-2b|>|d-(b1+b2)|，用b同d以及a1比较，得埋地管道的变形模式。若|d-2b|<|d-(b1+b2)|，用b1和b2同d以及a2比较，得埋地管道的变形模式。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供的埋地管道变形模式检测方法利用第一拟合方程、第二拟合方程和第三拟合方程的横轴以及纵轴同埋地管道的出厂内径进行比较，以进一步得出埋地管道的变形模式。通过该设计，能够更加准确地反映管道结构的实际工作性态和变形模式，便于确定管道的变形模式，为管道结构安全评估提供依据。

此外，第一拟合方程、第二拟合方程和第三拟合方程均是由检测点的坐标与椭圆标准方程进行数据拟合得来的，最终反映的埋地管道的受压变形模式更加准确可靠，能够更加真实地反映埋地管道的实际变形模式，便于后续对埋地管道的变形模式进行进一步的检测和判断。能够更加准确地、全面地反映管道结构的实际工作性态和变形模式，便于确定管道的变形模式，为管道结构安全评估提供依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的埋地管道的第一拟合方程的拟合分析结果；

图2为本发明实施例提供的埋地管道的第二拟合方程和第三拟合方程的拟合分析结果。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明的实施例提供的一种埋地管道变形模式检测方法进行具体说明。

本发明实施例提供的埋地管道变形模式检测方法包括：

将由激光断面扫描仪测得的埋地管道的检测点的坐标带入椭圆标准方程进行数据拟合得第一拟合方程。其中，检测点为多个，多个检测点沿埋地管道的周向分布且均位于垂直于埋地管道的轴心线的同一个平面。椭圆标准方程的横轴对应埋地管道的水平方向，椭圆标准方程的纵轴对应埋地管道的竖直方向。

沿椭圆标准方程的横轴对应将检测点划分为第一检测点组和第二检测点组。将第一检测点组带入椭圆标准方程进行数据拟合得第二拟合方程。将第二检测点组带入椭圆标准方程进行数据拟合得第三拟合方程，并控制第二拟合方程和第三拟合方程共中心点且共横轴。

第一拟合方程的纵轴的长度为2b，第二拟合方程的纵轴的长度为2b1，第三拟合方程的纵轴的长度为2b2，埋地管道的出厂内径为d，第一拟合方程的横轴的长度为2a1，第二拟合方程和第三拟合方程二者的横轴的长度均为2a2。

若|d-2b|>|d-(b1+b2)|，用b同d以及a1比较，得埋地管道的变形模式。若|d-2b|<|d-(b1+b2)|，用b1和b2同d以及a2比较，得埋地管道的变形模式。

埋地管道变形模式检测方法利用第一拟合方程、第二拟合方程和第三拟合方程的横轴以及纵轴同埋地管道的出厂内径进行比较，以进一步得出埋地管道的变形模式。通过该设计，能够更加准确地反映管道结构的实际工作性态和变形模式，便于确定管道的变形模式，为管道结构安全评估提供依据。

此外，第一拟合方程、第二拟合方程和第三拟合方程均是由检测点的坐标与椭圆标准方程进行数据拟合得来的，最终反映的埋地管道的受压变形模式更加准确可靠，能够更加真实地反映埋地管道的实际变形模式，便于后续对埋地管道的变形模式进行进一步的检测和判断。能够更加准确地、全面地反映管道结构的实际工作性态和变形模式，便于确定管道的变形模式，为管道结构安全评估提供依据。

第一拟合方程、第二拟合方程和第三拟合方程三者的横轴长都反映的是埋地管道沿水平方向的内径，第一拟合方程、第二拟合方程和第三拟合方程三者的纵轴长都反映的是埋地管道沿竖直方向的内径。

进一步地，当|d-2b|>|d-(b1+b2)|时。

若2b<d<2a1，则埋地管道为常规正常变形。

若2b<2a1<d，则埋地管道为常规正常变形，且变形与埋地管道经过修补有关。

若d<2b<2a1，则埋地管道为常规正常变形，且变形与埋地管道的出厂制造精度有关。

若2a1<d<2b，则埋地管道的沿水平方向的两侧的挤压变形程度比常规正常变形更大。

若2a1<2b<d，则埋地管道的沿水平方向的两侧的挤压变形程度比常规正常变形更大，且变形与埋地管道经过修补有关。

若d<2a1<2b，则埋地管道的沿水平方向的两侧的挤压变形程度比常规正常变形更大，且变形与埋地管道的出厂制造精度有关。

进一步地，当|d-2b|<|d-(b1+b2)|时。

若2b2<2b1<d<2a2，则埋地管道的沿竖直方向的下半部分的变形程度比常规正常变形更大。

若2b2<2b1<2a2<d，则埋地管道的沿竖直方向的下半部分的变形程度比常规正常变形更大，且变形与埋地管道经过修补有关。

若d<2b2<2b1<2a2或2b2<d<2b1<2a2，则埋地管道的沿竖直方向的下半部分的变形程度比常规正常变形更大，且变形与埋地管道的出厂制造精度有关。

若2a2<d<2b2<2b1、2a2<2b2<d<2b1、2b2<d<2a2<2b1或2b2<2a2<d<2b1，则埋地管道沿水平方向的两侧的挤压变形程度和沿竖直方向的下半部分的变形程度均比常规正常变形更大。

若2a2<2b2<2b1<d或2b2<2a2<2b1<d，则埋地管道沿水平方向的两侧的挤压变形程度和沿竖直方向的下半部分的变形程度均比常规正常变形更大，且变形与埋地管道经过修补有关。

若d<2a2<2b2<2b1或d<2b2<2a2<2b1，则埋地管道沿水平方向的两侧的挤压变形程度和沿竖直方向的下半部分的变形程度均比常规正常变形更大，且变形与埋地管道的出厂制造精度有关。

进一步地，利用椭圆标准方程进行数据拟合后更便于得出第一拟合方程的横轴和纵轴的长度，便于得出埋地管道的变形量数值。利用椭圆标准方程进行数据拟合能够进一步降低埋地管道变形程度检测方法的实施难度。

需要说明的是，也可以利用除椭圆标准方程以外的椭圆方程进行数据拟合，但并不会影响结果的准确性。

考虑到埋地管道的管侧土可能存在回填不密实的影响，采用椭圆方程对第一检测点组和第二检测点组分别进行拟合分析，能够进一步提高最后得到的变形程度以及变形量数值的准确性。

进一步地，第一检测点组位于横轴的上方，第二检测点组位于横轴的下方。先将第一检测点组带入椭圆方程进行数据拟合得第二拟合方程，将第二拟合方程的中心点和横轴作为第三拟合方程的中心点以及长轴，再将第二检测点组带入椭圆方程进行数据拟合得出第三拟合方程。

取第二拟合方程的半竖轴和第三拟合方程的半竖轴的长度之和同埋地管道的出厂直径的差值，以得到埋地管道的第二变形程度特征，即埋地管道对应沿竖直方向的变形量数值。

进一步地，所述第一拟合方程的纵轴的长度为2b，所述第二拟合方程的纵轴的长度为2b1，所述第三拟合方程的纵轴的长度为2b2，所述埋地管道的出厂内径为d，所述第一拟合方程的横轴的长度为2a1，所述第二拟合方程和所述第三拟合方程二者的横轴的长度均为2a2。

取第一变形程度特征和第二变形程度特征二者中变形量数值的绝对值较大的一者来表征埋地管道的变形程度特征。即：若|d-2b|>|d-(b1+b2)|，用b同d以及a1比较，得所述埋地管道的变形模式；若|d-2b|<|d-(b1+b2)|，用b1和b2同d以及a2比较，得所述埋地管道的变形模式。

本发明实施例提供的埋地管道变形模式检测方法能够更加全面地反映管道结构的实际工作性态和变形模式，便于确定管道的变形模式，为管道结构安全评估提供依据。

下面将结合具体实施例对上述的埋地管道变形模式检测方法的流程作具体说明。

实施例

本实施例提供一种埋地管道变形模式检测方法，包括：

1.在埋地管道的管腔中使用激光断面扫描仪收集埋地管道的位于内壁的n个检测点的坐标。各个检测点的坐标为：

其中，xi为第i个检测点的横坐标；zi为第i个检测点的纵坐标；di为第i个检测点到旋转中心的距离；θi为第i个检测点以旋转中心为原点并将横轴沿水平方向设置的旋转角度；i与n均为正整数且i小于或等于n。

2.将各个检测点的坐标带入椭圆标准方程ax²+bz²+cx+dz+e＝0进行数据拟合得到第一拟合方程。第一拟合方程的横轴长为2a1，纵轴长为2b。而横轴长为2a1即对应埋地管道沿水平方向的内径，纵轴长2b即对应埋地管道沿竖直方向的内径。于是，埋地管道沿竖直方向的变形量数值w1＝d-2b，其中，w1为埋地管道的变形量数值，d为埋地管道的出厂内径。

3.沿第一拟合方程的横轴对应将检测点划分为第一检测点组和第二检测点组，第一检测点组位于横轴的上方，第二检测点组位于横轴的下方。将第一检测点组带入椭圆标准方程ax²+bz²+cx+dz+e＝0进行数据拟合得到第二拟合方程，将第二拟合方程的中心点和横轴作为第二检测点组进行拟合时的中心点和横轴，再将第二检测点组带入椭圆标准方程ax²+bz²+cx+dz+e＝0进行数据拟合得到第三拟合方程。第一拟合方程的纵轴的长度为2b，第二拟合方程的纵轴的长度为2b1，第三拟合方程的纵轴的长度为2b2，埋地管道的出厂内径为d，第一拟合方程的横轴的长度为2a1，第二拟合方程和第三拟合方程二者的横轴的长度均为2a2。如图1和图2所示。

4.若|d-2b|>|d-(b1+b2)|，用b同d以及a1比较，得埋地管道的变形模式。若|d-2b|<|d-(b1+b2)|，用b1和b2同d以及a2比较，得埋地管道的变形模式。具体比较结果与前述内容相同，此处不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的埋地管道变形模式检测方法能够更加全面地反映管道结构的实际工作性态和变形模式，便于确定管道的变形模式，为管道结构安全评估提供依据。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。