Page 153 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 费鸿禄，等： 落石冲击作用下埋地管道的动力响应分析 第 7 期

位置的轴向与环向的应变数据进行采集，采用 DH5922D 动态应变仪进行管道单次冲击试验数据记录保
存 [24] ，应变片的粘贴及布置如图 4 所示。

1

2

Axial strain gauge 4

3
Hoopic strain gauges

Axial strain gauges
6
5 Hoopic strain gauges
(a) Strain gauge pasting (b) Layout of cross-sectional measuring points

图 4 管道应变测点布置
Fig. 4 Pipeline strain measuring point arrangement
1.3 试验结果及分析

1.3.1 管道位移分析
1
选取高度为 1.0、1.5 和 2.0 m 球形落锤冲击
0.20 m 埋深管道试验工况，绘制竖向位移随时间 0
变化曲线，如图 5 所示。管道竖向位移随落石冲 −1
击迅速增大至位移峰值，然后由于钢管材料的特 Vertical displacement/mm −2
性 ， 使 管 道 竖 向 位 移 存 在 一 个 回 弹 过 程 。 在
1.0、1.5 和 2.0 m 不同落锤冲击高度下管底竖向 −3 1.0 m
1.5 m
最大位移分别为 2.7、3.2 和 3.9 mm，可见随着落 −4 2.0 m
锤自由落体冲击高度的增大，管道产生的竖向位
0 50 100 150 200 250 300
移增大，竖向位移在达到峰值后回弹，整个冲击 Time/ms
过程中管道与底部土层产生了较小分离。 图 5 在不同下落高度的球形落锤冲击下埋深 0.20 m 的
1.3.2 冲击高度对管道动力响应的影响 管道底部垂直位移时程曲线
为了直观观察落锤冲击高度对埋地管道的 Fig. 5 Vertical displacement-time history curves at the bottoms of
the pipelines buried at 0.20 m depth impacted by
影响，以试验组 1 为例绘制 1.0、1.5 和 2.0 m 高 spherical drop hammers with different drop heights
度冲击 0.15 m 埋深管道各测点应变时程曲线，
如图 6 所示。

10.0

6.0 10.0
4.0 5.0
2.0 0 5.0
Strain/10 −4 −2.0 Gauge 1 Strain/10 −4 0 Gauge 1 Strain/10 −4 −5.0 0 Gauge 1
Gauge 2
Gauge 2
Gauge 2
−4.0
Gauge 4
−6.0 Gauge 3 −5.0 Gauge 3 −10.0 Gauge 3
Gauge 4
Gauge 4
Gauge 5
−8.0 Gauge 6 −10.0 Gauge 5 Gauge 5
Gauge 6
Gauge 6
−10.0 −15.0
0 50 100 150 200 250 300 0 50 100 150 200 250 300 0 50 100 150 200 250 300
Time/ms Time/ms Time/ms
(a) 1.0 m (b) 1.5 m (c) 2.0 m
图 6 在不同下落高度的球形落锤冲击下 0.15 m 埋深管道的应变时程曲线
Fig. 6 Strain-time history curves of pipelines buried at 0.15 m depth impacted by spherical drop hammers
with different drop heights
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