爆破和沉降下管线安全控制评估方法、装置、设备及介质

本发明涉及隧道施工，具体而言，涉及一种爆破和沉降下管线安全控制评估方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、在城市轨道交通修建过程中，地铁隧道经常大量近距离下穿城区密集建筑群和市政管线网，尤其是隧道近距下穿大直径供水、输油及燃气市政管线,采用钻爆法施工时，安全风险极高。现有的安全评估方法往往只是通过管线材质考虑单一爆破作用下管线上拉应力超过抗拉强度导致管线开裂，没有同时对爆破振动和沉降动静耦合作用下管线的受力情况进行分析，忽略了隧道开挖引起管线变形所产生管线静态应力，导致管线安全评价偏不安全，无法根据安全评估结果指导爆破施工。

2、基于上述不足，本发明提出一种爆破和沉降下管线安全控制评估方法，通过建立爆破荷载和沉降动静耦合作用下的管线力学模型，同时考虑爆破动荷载和隧道开挖地层损失变形静荷载对管线的影响，计算出管线的所受应力大小，并根据最大拉应力破坏准则，实现对管线的安全评价。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种爆破和沉降下管线安全控制评估方法、装置、设备及介质，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

2、第一方面，本申请提供了一种爆破和沉降下管线安全控制评估方法，包括：

3、获取第一信息和第一采集数据，所述第一信息包括工程勘察资料、隧道与管线的布置图和管线材质数据，所述第一采集数据包括试爆破时隧道与管线下方土层的振动速度数据；

4、基于萨道夫斯基公式对所述第一采集数据进行拟合，建立振速预测公式；

5、根据所述第一信息和所述振速预测公式建立隧道爆破-沉降耦合力学模型，并基于隧道爆破-沉降耦合力学模型计算得到最大药量；

6、根据实际爆破药量进行爆破并采集得到第二采集数据，所述第二采集数据为在隧道与管线交叉点处进行爆破时采集得到的振速和沉降数据；

7、根据所述第二采集数据和所述隧道爆破-沉降耦合力学模型，计算得到管线正应力允许值；

8、根据所述管线截面正应力允许值和所述管线最大正应力进行判断，得到安全评估结果。

9、第二方面，本申请还提供了一种爆破和沉降下管线安全控制评估装置，包括：

10、获取模块，用于获取第一信息和第一采集数据，所述第一信息包括工程勘察资料、隧道与管线的布置图和管线材质数据，所述第一采集数据包括试爆破时隧道与管线下方土层的振动速度数据；

11、拟合模块，基于萨道夫斯基公式对所述第一采集数据进行拟合，建立振速预测公式；

12、构建模块，用于根据所述第一信息和所述振速预测公式建立隧道爆破-沉降耦合力学模型，并基于隧道爆破-沉降耦合力学模型计算得到最大药量；

13、采集模块，用于根据所述实际爆破药量进行爆破并采集得到第二采集数据，所述第二采集数据为在隧道与管线交叉点处进行爆破时采集得到的振速和沉降数据；

14、计算模块，用于根据所述第二采集数据和所述隧道爆破-沉降耦合力学模型，计算得到管线正应力允许值；

15、判断模块，用于根据所述管线截面正应力允许值和所述管线最大正应力进行判断，得到安全评估结果。

16、第三方面，本申请还提供了一种爆破和沉降下管线安全控制评估设备，包括：

17、存储器，用于存储计算机程序；

18、处理器，用于执行所述计算机程序时实现所述爆破和沉降下管线安全控制评估方法的步骤。

19、第四方面，本申请还提供了一种介质，所述介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述爆破和沉降下管线安全控制评估方法的步骤。

20、本发明的有益效果为：

21、本发明通过建立基于管线在爆破振动和沉降耦合作用下的振速预测公式，结合现场振速和位移监测数据，可以对施工过程中管线的实时情况做出精准安全评价。

22、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种爆破和沉降下管线安全控制评估方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的爆破和沉降下管线安全控制评估方法，根据所述第一信息和所述振速预测公式建立隧道爆破-沉降耦合力学模型，并基于隧道爆破-沉降耦合力学模型计算得到管线截面正应力允许值和最大药量，其特征在于，包括：

3.根据权利要求2所述的爆破和沉降下管线安全控制评估方法，根据所述振速预测公式和预设的管线截面正应力公式计算得到最大药量，其特征在于，包括：

4.根据权利要求1所述的爆破和沉降下管线安全控制评估方法，根据所述第二采集数据和所述隧道爆破-沉降耦合力学模型，计算得到管线最大正应力，其特征在于，包括：

5.一种爆破和沉降下管线安全控制评估装置，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的爆破和沉降下管线安全控制评估装置，其特征在于，所述构建模块包括：

7.根据权利要求6所述的爆破和沉降下管线安全控制评估装置，其特征在于，所述第三计算单元包括：

8.根据权利要求5所述的爆破和沉降下管线安全控制评估装置，其特征在于，所述计算模块包括：

9.一种爆破和沉降下管线安全控制评估设备，其特征在于，包括：

10.一种介质，其特征在于：所述介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述爆破和沉降下管线安全控制评估方法的步骤。

技术总结
本发明提供了爆破和沉降下管线安全控制评估方法、装置、设备及介质，涉及隧道施工技术领域，包括获取第一信息和第一采集数据；基于萨道夫斯基公式对第一采集数据进行拟合，建立振速预测公式；根据第一信息和振速预测公式建立隧道爆破‑沉降耦合力学模型，并基于隧道爆破‑沉降耦合力学模型计算得到最大药量；根据实际爆破药量进行爆破并采集得到第二采集数据；根据第二采集数据和隧道爆破‑沉降耦合力学模型，计算得到管线最大正应力；根据管线截面正应力允许值进行判断得到安全评价结果。本发明通过建立基于管线爆破振动和沉降动静耦合作用下的安全振速预测公式，结合现场振速和位移监测数据，可以对隧道爆破施工中管线安全进行评价和控制。

技术研发人员：管晓明,姚颖康,谢先启,贾永胜,王若辉,许华威,孙金山,谢全民,彭斌,刘芳,辛柏成
受保护的技术使用者：江汉大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14