地面沉降作用下地下管线时效形变智能感知及破坏机理研究

基本信息
批准号:41672277
项目类别:面上项目
资助金额:66.00
负责人:朱鸿鹄
学科分类:
依托单位:南京大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈征宙,张巍,顾凯,程刚,严珺凡,曹鼎峰,张诚成,董文文,温亚楠
关键词:
工程性地面沉降时效性分布式光纤传感地下管线管相互作用
结项摘要

With the acceleration of urbanization and engineering construction, there were significant engineering-related land subsidence phenomena in most cities, which led to numerous underground pipeline accidents. Currently, the failure mechanism of pipelines due to continuous differential deformation of ground soil has not been adequately studied, especially the time-dependent effect of soil-pipeline interaction. Based on the background of land subsidence in Suzhou-Wuxi-Changzhou region, this project will investigate the time-dependent deformation and failure mechanism of underground pipelines subjected to land subsidence through physical model tests, theoretical analyses and numerical simulation. A smart monitoring system for quantitatively characterizing the deformation of underground pipelines will be developed using the distributed fiber optic sensing technologies. Combined with physical model tests and finite element analyses, the rupture characteristics of underground pipelines under three typical land subsidence patterns will be systematically investigated and a time-dependent soil-pipeline interaction model based on fractional derivatives will be established. Based on the Bayesian reliability theory, a safety assessment system will be proposed for underground pipelines passing through land subsidence zones. The purposes of this project are to reveal the time-dependent catastrophe mechanism of underground pipelines in land subsidence environments and to improve the levels of prevention, early warning and forecast for pipeline accidents, which provides theoretical basis and technical guidance for online protection of underground pipelines and development of safety control standards.

随着我国城市化进程的加快和工程建设的蓬勃发展,各地都出现了显著的工程性地面沉降现象,由此导致地下管线事故频频发生。当前地面持续性不均匀沉降导致管线破裂的机理,尤其是土–管相互作用的时间效应,研究还不够深入。本项目以苏锡常地区的地面沉降为研究背景,采用物理模型试验、理论分析和数值模拟相结合的方法,研究地面沉降作用下地下管线形变破坏的时效机理。基于分布式光纤传感技术,提出地下管线形变数值表征的智能感知方法;通过模型试验和有限元模拟,揭示三种典型地面沉降模式下管线的破坏特征,建立分数导数型土–管相互作用时效力学模型;根据贝叶斯可靠度理论,建立地面沉降区地下管线的安全性评估体系。力求通过本项目的研究,从本质上揭示地面沉降环境中地下管线的时效灾变机制,提高管线事故的防治和预警预报水平,为地下管线的在线保护以及安全控制标准的科学制定提供理论依据和技术指导。

项目摘要

随着我国城市化进程的加快和工程建设的蓬勃发展,各地都出现了显著的工程性地面沉降现象,由此导致地下管线事故频频发生。当前地面持续性不均匀沉降导致管线破裂的机理,尤其是土–管相互作用的时间效应,研究还不够深入。本项目以苏锡常地区的地面沉降为研究背景,采用物理模型试验、理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了地面沉降作用下地下管线形变破坏的时效机理。基于分布式光纤传感技术,提出了地下管线形变数值表征的智能感知方法;通过模型试验和有限元模拟,揭示了典型地面沉降模式下管线的破坏特征,建立了土–管相互作用的力学模型;在此基础上,建立了地面沉降区地下管线的安全性评估体系。项目执行期间,出版专著1部,发表期刊论文18篇,授权发明专利2项、软件著作权1项,申报发明专利7项。相关成果获得国家科技进步一等奖、山东省科技进步二等奖等奖励。通过本项目的研究,揭示了地面沉降环境中地下管线的时效灾变机制,为提高管线事故的防治和预警预报水平、科学制定地下管线安全控制标准提供了理论依据和技术指导。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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