Page 129 - 《振动工程学报》2026年第2期

第 39 卷第 2 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 39 No. 2
2026 年 2 月 Journal of Vibration Engineering Feb. 2026

埋 地 铸 铁 管 道 落 石 冲 击 响 应 现 场 试 验 研 究

赵博文 1,2,3 ， 蒋 楠 1,2,3 ， 姚颖康 ， 周传波 ， 李海波 ， 杨 锋 1,2,3 ， 吕国鹏 1,2,3
4
1,2
3
（1. 江汉大学精细爆破全国重点实验室，湖北 武汉 430056； 2. 江汉大学爆破工程湖北省重点实验室，湖北 武汉 430056；
3. 中国地质大学（武汉）工程学院，湖北 武汉 430074； 4. 中国科学院武汉岩土力学研究所，湖北 武汉 430071）

摘要：为合理评估崩塌落石冲击作用对埋地铸铁管道的影响，通过现场预埋全尺寸管道的落石冲击试验，结合动态应变测试
技术，分析了在落石冲击作用下铸铁管道动态应变特征，研究了铸铁管道动态应变的分布规律，提出了管道动态应变与位置
之间的函数关系。研究结果表明：中心截面为最危险截面，截面顶部应变最大，以环向拉应变为主；两侧应变基本一致，环向
压应变占主导地位；底部应变最小。管道各截面测点的峰值应变变化规律一致：应变峰值随垂直距离增大而迅速衰减，而沿
管道水平方向的衰减趋势则相对较缓；管道上方测点受冲击作用产生的峰值应变与冲击点之间的距离具有较强函数相关性，
其中径向峰值应变与距离之间的函数相关性小于环向峰值应变与距离之间的函数相关性。

关键词： 落石冲击；铸铁管道；现场试验；应变分析；振动响应
中图分类号：O347; TE973 文献标志码：A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202311038

Experimental study on the response of buried cast iron pipelines

to impact loads from falling rocks

3
1,2
4
ZHAO Bowen 1,2,3 ，JIANG Nan 1,2,3 ，YAO Yingkang ，ZHOU Chuanbo ，LI Haibo ，YANG Feng 1,2,3 ，LYU Guopeng 1,2,3
（1.State Key Laboratory of Precision Blasting，Jianghan University，Wuhan 430056，China；2.Hubei Key Laboratory of Blasting Engineering，
Jianghan University，Wuhan 430056，China；3.Faculty of Engineering，China University of Geosciences，Wuhan 430074，China；
4.Institute of Rock and Soil Mechanics，Chinese Academy of Sciences，Wuhan 430071，China）
Abstract：To properly assess the impact of collapsing rocks and stone projectiles on buried cast iron pipelines，full-scale pipelines were pre-
buried on-site for falling rock impact tests. Combined with dynamic strain testing techniques，the dynamic strain characteristics of cast iron
pipelines under the falling rock impact were analyzed， the distribution patterns of dynamic strain in the pipelines were studied， and a
functional relationship between pipeline dynamic strain and measurement location was proposed. The research findings reveal the following:
The central cross-section is the most vulnerable section，with the highest strain occurring at the section top，where circumferential tensile
strain is predominant. The strains on both sides of the section are essentially identical，dominated by circumferential compressive strain. The
section bottom experiences the least strain. The variation pattern of peak strain at measurement points across all pipeline sections is consistent:
the peak strain decays rapidly with increasing vertical distance from the impact point，while its attenuation trend along the horizontal direction
of the pipeline is relatively slower. For measurement points above the pipeline，the peak strain induced by the impact shows a strong functional
correlation with the distance from the impact point. Specifically, the functional correlation between radial peak strain and distance is weaker
than that between circumferential peak strain and distance.

Keywords：falling rock impact；cast iron pipelines；field experiments；strain analysis；vibration response

铸铁管道具有机械性能出色、制造成本低、防 蚀以及误操作等 。在地质灾害多发地区，落石冲
[4]
腐性能优异、安装简易等诸多优点，被市政工矿输 击是造成管道破坏的主要原因之一 。为合理评估
[5]
水、输气等广泛使用 [1-3] 。中国每年有大量输水、输 山区崩塌落石对埋地管道结构的影响，明确落石冲
气的铸铁管道被破坏，造成铸铁管道破坏的主要原 击作用下的管道动力响应特性是其关键科学技术
因有：设计和施工缺陷、地震、爆炸、落石冲击、腐 问题。

收稿日期：2023-11-20；修订日期：2024-07-01
基金项目：湖北省自然科学基金杰出青年项目（2024AFA092）；江汉大学省部共建精细爆破国家重点实验室、江汉大学爆
破工程湖北省重点实验室联合开放基金资助项目（PBSKL2023A1）；国家自然科学基金资助项目（42072309，
42102329，52578584，U25A20355，52478525）