一种评估地下管道爆炸危害的方法及装置制造方法及图纸

本申请公开一种评估地下管道爆炸危害的方法及装置，该方法包括：计算气体爆炸作用于管道的压力荷载；根据所述压力荷载计算出管道破裂形成碎片的体积和质量；根据所述碎片的体积和质量并结合所述碎片飞行的初始条件，得到所述碎片的飞行距离，并将所述碎片最远的飞行距离作为危险距离。本申请通过计算气体爆炸作用于管道的压力荷载，并通过压力荷载计算出的碎片的体积和质量，计算出的压力荷载更加贴近于实际，从而使得计算出的碎片的体积和质量更加准确，且通过碎片的体积和质量计算出危险距离，进而通过该危险距离设置在管道周边的建筑物和人居住位置等，该方法适用于多种类型的管道，具有很好的应用前景。

A method and device to evaluate the explosion hazard of underground pipeline

【技术实现步骤摘要】
一种评估地下管道爆炸危害的方法及装置
本申请涉及管道爆炸研究测试领域，具体涉及一种评估地下管道爆炸危害的方法，以及一种评估地下管道爆炸危害的装置。
技术介绍
天然气作为一种高效、清洁的能源为各国所青睐。预计未来几年内，我国经济发展和居民对天然气的需求量将呈物理爆炸式增长。由于天然气管道受到近域施工行为、环境腐蚀、机械或材料失效、自然灾害及其它未知因素的影响，导致物理爆炸开裂事故时有发生，导致对周边建筑物造成严重破坏。高压天然气管道发生爆炸时，在管内高达1O～15MPa的气体压力作用下，管道初始裂纹沿管壁呈现长距离扩展开裂的宏观破坏现象。裂纹开裂过程导致管壁迅速形成碎片，这些碎片随气体爆炸的冲击波飞出，也会对人的生命安全造成影响。由于天然气管道的初始爆炸属于物理爆炸，其能量释放有很强的方向性，与传统的炸药化学爆炸有本质不同，其能量释放形式也有较大差别，且天然气管道埋设于地下，爆炸后对周边环境的破坏影响范围无法采用传统物理爆炸经验公式估算。
技术实现思路
本申请提供了一种评估地下管道爆炸危害的方法，包括：计算气体爆炸作用于管道的压力荷载；根据所述压力荷载计算出管道破裂形成碎片的体积和质量；根据所述碎片的体积和质量并结合所述碎片飞行的初始条件，得到所述碎片的飞行距离，并将所述碎片最远的飞行距离作为危险距离。可选的，所述计算气体爆炸作用于管道的压力荷载包括：确定气体在所述管道内的爆炸点位置；在所述管道上设置测点，计算气体爆炸点作用于所述测点的压力荷载。可选的，所述管道内的爆炸点位置为多个，所述测点为多个；从而计算多个爆炸点作用于任意一个所述测点的压力荷载，并将多个所述测点的压力荷载叠加，得到作用于所述管道的所述压力荷载。可选的，在叠加多个所述测点的压力荷载之前，还包括：确定气体在所述管道内各个爆炸点的爆炸初始时间，并根据气体爆炸的冲击波传播速度将多个所述测点的压力荷载叠加。可选的，所述根据所述压力荷载计算管道破裂形成碎片的体积和质量包括：确定所述管道的边界条件，并获取所述管道的结构；根据所述压力荷载计算所述管道的结构发生的位移程度；根据所述位移程度计算形成所述碎片的体积和质量。可选的，所述管道的结构至少包括以下一种：盖板和管道壁；则所述根据所述压力荷载计算所述管道的结构发生的位移程度具体为，根据所述压力荷载计算所述盖板和管道壁的位移程度。可选的，所述根据所述压力荷载计算管道破裂形成碎片的体积和质量还包括：根据所述位移程度计算所述管道周边土壤的形变量，根据所述位移程度和所述土壤的形变量计算管道破裂形成碎片的体积和质量。可选的，所述管道的边界条件为所述管道的周边环境约束。可选的，所述碎片飞行的初始条件包括：所述碎片飞行的初始速度和初始角度。本申请还提供了一种评估地下管道爆炸危害的装置，包括：第一计算单元，用于计算气体爆炸作用于管道的压力荷载；第二计算单元，用于根据所述压力荷载计算出管道破裂形成碎片的体积和质量；危险距离确定单元，用于根据所述碎片的体积和质量并结合所述碎片飞行的初始条件，得到所述碎片的飞行距离，并将所述碎片最远的飞行距离作为危险距离。与现有技术相比，本申请具有以下优点：本申请提供一种评估地下管道爆炸危害的方法，包括：计算气体爆炸作用于管道的压力荷载；根据所述压力荷载计算出管道破裂形成碎片的体积和质量；根据所述碎片的体积和质量并结合所述碎片飞行的初始条件，得到所述碎片的飞行距离，并将所述碎片最远的飞行距离作为危险距离。本申请通过计算气体爆炸作用于管道的压力荷载，并通过压力荷载计算出的碎片的体积和质量，计算出的压力荷载更加贴近于实际，从而使得计算出的碎片的体积和质量更加准确，且通过碎片的体积和质量计算出危险距离，进而通过该危险距离设置在管道周边的建筑物和人居住位置等，该方法适用于多种类型的管道，具有很好的应用前景。附图说明图1是本申请第一实施例提供的评估地下管道爆炸危害的方法的流程图；图2是本申请第一实施例提供的模拟管道布局的结构示意图；图3是本申请第一实施例提供的模拟管道布局中测点的分布示意图；图4是本申请第一实施例提供的测点44-48的压力荷载时程曲线；图5是本申请第一实施例提供的根据压力荷载计算出管道破裂形成碎片的体积和质量的实施例流程图；图6是本申请第一实施例提供的管道的结构示意图；图7是本申请第一实施例提供的混凝土材料选用P-alpha气体状态方程的示意图；图8是本申请第一实施例提供的混凝土材料强度模型的示意图；图9是本申请第一实施例提供的混凝土材料失效模型的示意图；图10是本申请第一实施例提供的钢材线性气体状态方程的示意图；图11是本申请第一实施例提供的钢材强度模型的示意图；图12是本申请第一实施例提供的覆盖物材料加模状态方程的示意图；图13是本申请第一实施例提供的覆盖物材料强度模型的示意图；图14是本申请第一实施例提供的覆盖物材料失效模型的示意图；图15是本申请第一实施例提供的管道内部气体施加的流入边界条件示意图；图16是本申请第二实施例提供的一种评估地下管道爆炸危害的装置示意图。具体实施方式在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。本申请第一实施例提供一种评估地下管道爆炸危害的方法，图1是本申请第一实施例提供的评估地下管道爆炸危害的方法的流程图。结合图1所示，本申请实施例提供的评估地下管道爆炸危害的方法，包括：步骤S101，计算气体爆炸作用于管道的压力荷载。本步骤主要针对埋地管道中的气体发生爆炸后，计算气体爆炸后产生的冲击波作用于埋地管道上的压力荷载，该压力荷载可以使得管道的盖板和管道壁发生裂变，并最终形成碎片。其中，当管道中的气体发生爆炸时，由于气体爆炸的复杂性，相对同一爆炸点的管道的不同位置处可能发生一次或多次气体爆炸，所以在计算气体爆炸作用于管道的压力荷载会存在不同程度的叠加。具体的，结合图2和图3所示，图2为模拟管道布局的结构示意图，图3为模拟管道布局中测点的分布示意图。在管道内先确定爆炸点位置，该爆炸点位置可以是一个或者是多个；而后在管道上设置测点，测点的数量可以是一个或者是多个，从而计算气体爆炸点作用于所述测点的压力荷载。在本实施例中，管道上的测点优选设置为多个，如图2和图3所示，管道整体分布呈现Y型，包括1号管道，2号管道和3号管道。以一个爆炸点为例，1号爆炸点(未标记)的位置位于2号管道和3号管道的交叉口位置。多个测点具体布置位置为：在水平方向沿1号管道的截面的中心轴线靠近盖板处设置6个测点，即测点1-6；在水平方向沿2号管道的截面的中心轴线靠近盖板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种评估地下管道爆炸危害的方法，其特征在于，包括：/n计算气体爆炸作用于管道的压力荷载；/n根据所述压力荷载计算出管道破裂形成碎片的体积和质量；/n根据所述碎片的体积和质量并结合所述碎片飞行的初始条件，得到所述碎片的飞行距离，并将所述碎片最远的飞行距离作为危险距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种评估地下管道爆炸危害的方法，其特征在于，包括：
计算气体爆炸作用于管道的压力荷载；
根据所述压力荷载计算出管道破裂形成碎片的体积和质量；
根据所述碎片的体积和质量并结合所述碎片飞行的初始条件，得到所述碎片的飞行距离，并将所述碎片最远的飞行距离作为危险距离。


2.根据权利要求1所述的评估地下管道爆炸危害的方法，其特征在于，所述计算气体爆炸作用于管道的压力荷载包括：
确定气体在所述管道内的爆炸点位置；
在所述管道上设置测点，计算气体爆炸点作用于所述测点的压力荷载。


3.根据权利要求2所述的评估地下管道爆炸危害的方法，其特征在于，所述管道内的爆炸点位置为多个，所述测点为多个；从而计算多个爆炸点作用于任意一个所述测点的压力荷载，并将多个所述测点的压力荷载叠加，得到作用于所述管道的所述压力荷载。


4.根据权利要求3所述的评估地下管道爆炸危害的方法，其特征在于，在叠加多个所述测点的压力荷载之前，还包括：确定气体在所述管道内各个爆炸点的爆炸初始时间，并根据气体爆炸的冲击波传播速度将多个所述测点的压力荷载叠加。


5.根据权利要求1所述的评估地下管道爆炸危害的方法，其特征在于，所述根据所述压力荷载计算管道破裂形成碎片的体积和质量包括：
确定所述管道的边界条件，并获取所述管道的结构；
根据所述压力荷载计...

【专利技术属性】
技术研发人员：席学军，孙庆云，谢英晖，张兴凯，
申请(专利权)人：中国安全生产科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11