本申请涉及地下空间工程领域，公开了一种管道形变监测方法及装置，其方法包括基于预设的由管道侧向移动引发的土拱区域内的土体平衡单元，建立土体平衡单元的高度和土体平衡单元所受垂直应力的关系式，得到第一模型；基于所述第一模型，引入边界条件，建立土拱高度和常数的关系式，得到第二模型；基于所述第二模型，引入土体压缩量，预测土拱高度；基于所述土拱高度，判断管道的形变情况。本申请可以达到提高埋地管道形变监测的准确性，降低试验的时间、人力和物力成本的效果。人力和物力成本的效果。人力和物力成本的效果。
【技术实现步骤摘要】
一种管道形变监测方法及装置
[0001]本申请涉及地下空间工程领域，尤其是涉及一种管道形变监测方法及装置。
技术介绍
[0002]国内外研究表明，土拱效应对于埋地柔性管道的受力变形有显著的影响。其中，测量土拱高度对于认识管道移动引起侧向土体破坏具有重要作用，通过土拱高度能够对管道的侧向拉力进行计算，以监测管道的形变情况，有利于及时采取措施补救。
[0003]目前，管道侧向拉动引起土拱高度只能通过实验观察得到，且往往需要真实试验，耗费大量时间、人力和物力。再者，试验对应的试验条件往往比较单一，难以准确获得不同场景下的土拱高度，影响了管道形变监测结果的准确性。
技术实现思路
[0004]为了提高管道形变监测结果的准确性，降低试验的时间、人力和物力成本，本申请提供了一种管道形变监测方法及装置。
[0005]第一方面，本申请提供一种管道形变监测方法。
[0006]本申请是通过以下技术方案得以实现的：
[0007]一种管道形变监测方法，包括以下步骤，
[0008]基于预设的由管道侧向移动引发的土拱区域内的土体平衡单元，建立土体平衡单元的高度和土体平衡单元所受垂直应力的关系式，得到第一模型；
[0009]基于所述第一模型，引入边界条件，建立土拱高度和常数的关系式，得到第二模型；
[0010]基于所述第二模型，引入土体压缩量，预测土拱高度；
[0011]基于所述土拱高度，判断管道的形变情况。
[0012]本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述基于预设的由管道侧向移动引发的土拱区域内的土体平衡单元，建立土体平衡单元的高度和土体平衡单元所受垂直应力的关系式的步骤包括，
[0013]预设所述土体平衡单元的高度和厚度；
[0014]根据所述土体平衡单元的高度、厚度和力的竖向平衡关系，得到土体平衡单元的高度和土体平衡单元所受垂直应力的关系式。
[0015]本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述基于所述第一模型，引入边界条件，建立土拱高度和常数的关系式的步骤包括，
[0016]简化所述第一模型，得到微分方程；
[0017]求解所述微分方程，得到常数的关系式；
[0018]基于土拱高度低于管道的净埋深或土拱高度高于管道的净埋深的情形，建立边界条件；
[0019]将所述边界条件代入所述常数的关系式中，得到土拱高度和常数的关系式。
[0020]本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述基于所述第二模型，引入土体压缩量，预测土拱高度的步骤包括，
[0021]建立所述土体压缩量的方程式；
[0022]基于所述边界条件求解所述土体压缩量的方程式，得到土拱高度。
[0023]本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一模型的方程式为，
[0024][0025]式中，dW为土体平衡单元的自重应力；σ
v
为作用于土体平衡单元竖直方向上的垂直应力；τ1为作用于土体平衡单元正对楔形面的侧面的摩擦应力；τ2为作用于土体平衡单元楔形面的摩擦应力；σ2为作用于土体平衡单元楔形面的垂直应力；z为土体平衡单元的高度；dz为土体平衡单元的厚度；为破坏楔形土体的破坏倾斜角。
[0026]本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第二模型的方程式为，
[0027][0028]式中，H
e
为土拱高度；H为管道的净埋深；C为常数；γ
’
为由管道侧向移动引发的土拱区域内的土体重度。
[0029]本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述土拱高度的表达式为，
[0030][0031][0032][0033][0034]式中，H
e
为土拱高度；H为管道的净埋深；Δs为土体额外的压缩量；E
s
为土体压缩模量；γ
’
为由管道侧向移动引发的土拱区域内的土体重度。
[0035]第二方面，本申请提供一种管道形变监测装置。
[0036]本申请是通过以下技术方案得以实现的：
[0037]一种管道形变监测装置，包括，
[0038]第一模型模块，用于基于预设的由管道侧向移动引发的土拱区域内的土体平衡单元，建立土体平衡单元的高度和土体平衡单元所受垂直应力的关系式，得到第一模型；
[0039]第二模型模块，用于基于所述第一模型，引入边界条件，建立土拱高度和常数的关系式，得到第二模型；
[0040]土拱高度预测模块，用于基于所述第二模型，引入土体压缩量，预测土拱高度；
[0041]形变监测模块，用于基于所述土拱高度，判断管道的形变情况。
[0042]第三方面，本申请提供一种计算机设备。
[0043]本申请是通过以下技术方案得以实现的：
[0044]一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一种管道形变监测方法的步骤。
[0045]第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质。
[0046]本申请是通过以下技术方案得以实现的：
[0047]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一种管道形变监测方法的步骤。
[0048]综上所述，与现有技术相比，本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0049]基于预设的由管道侧向移动引发的土拱区域内的土体平衡单元，建立土体平衡单元的高度和土体平衡单元所受垂直应力的关系式，得到第一模型；基于所述第一模型，引入边界条件，建立土拱高度和常数的关系式，得到第二模型；基于所述第二模型，引入土体压缩量，预测土拱高度，以通过计算确定管道侧向拉动引起的土拱高度，无需真实试验，节省了时间、人力和物力，能够测量不同条件下的土拱高度，有利于准确获得不同场景下的土拱高度；基于所述土拱高度，判断管道的形变情况，提高了管道形变监测结果的准确性。
附图说明
[0050]图1为本申请一个示例性实施例提供的一种管道形变监测方法的主要流程图。
[0051]图2为本申请又一个示例性实施例提供的一种管道形变监测方法的管道侧向拉动引起土拱侧视图。
[0052]图3为本申请另一个示例性实施例提供的一种管道形变监测方法的土体平衡单元示意图。
[0053]图4为本申请一个示例性实施例提供的一种管道形变监测方法的管道移动示意图。
[0054]图5为本申请一个示例性实施例提供的一种管道形变监测方法的管道移动导致周围土体压缩的计算示意图。
具体实施方式
[0055]本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
[0056]为使本申请实施例的目的、技本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种管道形变监测方法，其特征在于，包括以下步骤，基于预设的由管道侧向移动引发的土拱区域内的土体平衡单元，建立土体平衡单元的高度和土体平衡单元所受垂直应力的关系式，得到第一模型；基于所述第一模型，引入边界条件，建立土拱高度和常数的关系式，得到第二模型；基于所述第二模型，引入土体压缩量，预测土拱高度；基于所述土拱高度，判断管道的形变情况。2.根据权利要求1所述的管道形变监测方法，其特征在于，所述基于预设的由管道侧向移动引发的土拱区域内的土体平衡单元，建立土体平衡单元的高度和土体平衡单元所受垂直应力的关系式的步骤包括，预设所述土体平衡单元的高度和厚度；根据所述土体平衡单元的高度、厚度和力的竖向平衡关系，得到土体平衡单元的高度和土体平衡单元所受垂直应力的关系式。3.根据权利要求1所述的管道形变监测方法，其特征在于，所述基于所述第一模型，引入边界条件，建立土拱高度和常数的关系式的步骤包括，简化所述第一模型，得到微分方程；求解所述微分方程，得到常数的关系式；基于土拱高度低于管道的净埋深或土拱高度高于管道的净埋深的情形，建立边界条件；将所述边界条件代入所述常数的关系式中，得到土拱高度和常数的关系式。4.根据权利要求3所述的管道形变监测方法，其特征在于，所述基于所述第二模型，引入土体压缩量，预测土拱高度的步骤包括，建立所述土体压缩量的方程式；基于所述边界条件求解所述土体压缩量的方程式，得到土拱高度。5.根据权利要求1所述的管道形变监测方法，其特征在于，所述第一模型的方程式为，式中，dW为土体平衡单元的自重应力；σ
v
为作用于土体平衡单元竖直方向上的垂直应力；τ1为作用于土体平衡单元正对楔形面的侧面的摩擦应力；τ2为作用于土体平衡单元楔形...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪芃芃，叶明鸽，覃小纲，陈清树，谢琪武，李剑锋，马伟强，安峻彤，
申请(专利权)人：南方海洋科学与工程广东省实验室珠海，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。