Page 154 - 《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

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−4
从图 6 可知，随着冲击高度的增大：压应变测点 1 的应变绝对值从 8.64×10 增大至 13.22×10 ，绝对
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升幅为 53.0%，压应变测点 2 的应变绝对值从 3.75×10 增大至 6.54×10 ，绝对升幅为 74.4%，压应变测点 6
的应变绝对值从 4.63×10 增大至 9.36×10 ，绝对升幅为 102.2%，其中测点 6 为压应变高敏感测点；拉应
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变测点 3 的应变从 2.96×10 增大至 4.87×10 ，升幅为 64.5%，拉应变测点 4 的应变从 3.48×10 增大至
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6.75×10 ，升幅为 94.0%，拉应变测点 5 的应变从 5.95×10 增大至 9.84×10 ，升幅为 65.4%，其中测点 4
为拉应变高敏感测点。冲击高度从 1.0 m 升至 2.0 m 时，6 个测点的应变响应呈现一致的增强趋势，且增
幅明显。落锤在质量一定时，冲击高度越大，落锤携带的能量越多，冲击力越强，作用在同一覆土厚度埋
深管道时，土体对冲击力的削弱作用有限，造成的管道应变越大。
1.3.3 冲击偏距对管道动力响应规律的影响
图 7～8 为不同高度球形落锤作用下对心和 0.1 m 冲击偏距的各位置测点的应变时程曲线。
6.0 10.0

4.0 4.0
2.0 2.0 5.0
Strain/10 −4 −2.0 0 Gauge 1 Strain/10 −4 −2.0 0 Gauge 1 Strain/10 −4 −5.0 0 Gauge 1
Gauge 2
Gauge 2
Gauge 2
Gauge 4
Gauge 4
Gauge 4
−4.0 Gauge 3 −4.0 Gauge 3 Gauge 3
Gauge 5 −6.0 Gauge 5 −10.0 Gauge 5
−6.0 Gauge 6 −8.0 Gauge 6 Gauge 6
0 50 100 150 200 250 300 0 50 100 150 200 250 300 −15.0 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 7 球形落锤对心冲击管道应变时程曲线
Fig. 7 Strain-time history curves of pipelines subjected to a central impact of spherical drop hammer
3.0 10.0

2.0
2.0 5.0
1.0
1.0
Strain/10 −4 −1.0 0 Gauge 1 Strain/10 −4 −1.0 0 Gauge 1 Strain/10 −4 −5.0 0 Gauge 1
Gauge 2
Gauge 2
Gauge 2
Gauge 4
Gauge 4
Gauge 4
−2.0 Gauge 3 −2.0 Gauge 3 −10.0 Gauge 3
Gauge 5
Gauge 5
Gauge 5
−3.0
−3.0 Gauge 6 Gauge 6 −15.0 Gauge 6
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 8 球形落锤偏心 0.1 m 冲击管道应变时程曲线
Fig. 8 Strain-time history curves of pipelines subjected to spherical drop hammer impact with 0.1 m eccentricityon
由图 7～8 可以看出：当落锤从 1.0 m 的高度落下，对心冲击时管道上部和下部的轴向应变峰值分别
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为−6.33×10 和 4.01×10 ，偏距增至 0.1 m 后降至−2.57×10 和 1.83×10 ；环向应变方面，管道上部由受
压转为受拉，下部保持受压但压应变大幅减小。可以得到冲击点偏离管道中心后，对管道上下截面应变
影响降低，应变峰值减小，但随着落锤冲击高度增大对管道中部应变的影响更明显。这是由于偏心冲击
导致力的传播路径增加，更多土体参与耗散冲击力，从而减小对管道上下截面的冲击。
1.3.4 管道埋深对管道动力响应规律的影响
根据采集的管道受到的应变数据，绘制 3 种球形落锤高度冲击不同埋深管道的各位置测点应变时
程曲线，如图 9～11 所示。
从图 9～11 可知，压应变测点：测点 1 的应变从−13.22×10 降至−7.82×10 （绝对值降幅 40.9%），测
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点 2 的应变从−6.54×10 降至−3.17×10 （绝对值降幅 51.5%），测点 6 的应变从−9.36×10 降至−3.91×10 −4
（绝对值降幅 58.2%），说明埋深越大，管周土体对冲击荷载的缓冲作用越强，管道受压区域的挤压程度显
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