【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于管道爆炸测试领域，具体涉及天然气管道物理爆炸对周边建筑物损坏范围估算的改进方法。
技术介绍
1、现代工业中常用的燃气燃料主要有天然气、人工煤气、液化石油气等，其中天然气凭借其来源广、储量多、管道运输方便的特点应用于各种工艺生产。甲烷是天然气的主要成分，无色无味，难溶于水，且易燃易爆。由此，天然气管道一旦发生泄漏，往往易导致火灾爆炸的恶性事故，给环境、生产以及人生安全带来严重的损害。
2、天然气管道多设敷于地下，当埋地管道发生蒸汽云泄露爆炸时往往会产生各个方向等速度传播的爆炸波，这些爆炸波的传播会逐步形成爆炸腔，导致土质发生塑性变形、土体结构被破坏等现象，而爆炸产生的冲击波在土中传播的过程中会受到一系列的衰减。土壤中化学成分极其丰富，组成材料也十分复杂，包括各种固体颗粒、液体和空气等。因此冲击波在土中的传播也是一个十分复杂的过程。
3、在现有关于计算天然气管道蒸汽云泄漏爆炸所导致的事故后果的研究中，大多集中于建立理想状态下的泄漏爆炸事故后果的计算模型，但实际情况中往往存在诸多复杂的因素，例如刘剑(申请号：201710522522.1)提出了一种利用爆炸冲击波计算管道爆炸对周边建筑的损害，在该方法中考虑了覆土对冲击波的衰减，但只是将其定义为抛掷覆土所消耗的能量，忽略了土壤中如湿度与疏散度等复杂的影响因素。本研究在此基础上利用廖哈夫方程，假设土中固、液、气三相均变形，考虑每一相在爆炸冲击波导致的诱变外力作用下体积的压缩变形，得到固、液、气三项状态的改进密度指标方程，重新计算覆土对冲击波的影响，提高
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
的不足提供了一种天然气管道爆炸对周边建筑物损坏范围估算的改进方法，通过利用廖哈夫方程改进计算密度参数，以提高计算的可靠度。
2、本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：
3、天然气管道爆炸对周边建筑物损坏范围估算的改进方法，具体包含如下步骤：
4、步骤s1：相关数据资料采集：采取初始数据包括天然气浓度α；管道外径d；管道厚度h；管道内天然气初始压力p1；外部初始大气压p0；气体绝热系数γ；管道埋地深度h1；管道上部覆土密度ρa；管道敷设沟上下开口宽度l1、l2；覆土抛掷高度h2；
5、步骤s2：管体内高压天然气的线物理爆炸能量概念及其估算：将天然气输气管道模拟为一个等截面、无限长的圆柱形容器，利用计算单位长度管体的物理爆炸能量定义单位长度管体的线物理爆炸能量；利用已知的热力学过程计算方法计算出管体初始气体线物理爆炸能量e0；
6、步骤s3：天然气管道物理爆炸冲击波衰减规律参数计算：天然气管道爆炸冲击波在一定距离r处的峰值超压通过下式计算得出：
7、
8、式中：δp为超压，el为爆炸能量，r为距离，a1a2a3为通过大量物理爆炸冲击波实验数据拟合得到的常系数值；
9、步骤s4：天然气管道物理爆炸冲击波对建筑伤害程度的分级方法：依据相关冲击波超压对建筑伤害作用标准，查找出关于建筑的安全超压，并根据严重程度对建筑的伤害程度进行分级：
10、步骤s5：根据爆炸能量el和峰值超压δp的数据，对应步骤s4中各伤害等级，分别估算出各伤害等级对应的距离r，制定天然气管道爆炸冲击波对周边建筑的伤害范围分级；
11、步骤s6：根据初始线物理爆炸能量e0，计算爆炸地震波影响范围rv：
12、
13、式中：v为质点运动速度，rv为爆炸地震波的影响范围，σ为能量转换系数，取3.872×10-3，k为场地系数，α为衰减指数；
14、步骤s7：选取s5中所确定的建筑物三级破坏最小范围r作为天然气管道爆炸冲击波影响范围半径rs；同时，根据现场建筑类型，运用步骤s6确定天然气管道爆炸地震波影响范围rv；选取rs和rv中较小值确定为天然气管道爆炸对建筑物影响范围半径，即r＝min(rs,rv)。
15、作为本专利技术天然气管道爆炸对周边建筑物损坏范围估算的改进方法的进一步优选方案，在步骤s2中，消除覆土对埋地管道物理爆炸能量的影响：
16、
17、eb1＝e0-ea
18、式中，ea为抛掷覆土消耗的线物理爆炸能量，ρa为覆土密度，g为当地重力加速度，h1为管体埋深，h2为覆土抛掷高度，l1为管道敷设沟下开口宽度，l2为管道敷设沟下开口宽度，d为管道外径，eb1为消除覆土后管体线物理爆炸能量，e0为管体初始线物理爆炸能量。
19、作为本专利技术天然气管道爆炸对周边建筑物损坏范围估算的改进方法的进一步优选方案，在步骤s2中，增加修正系数η进行综合修正：
20、eb＝e0-ηea
21、式中，eb为线物理爆炸能量，η为线物理爆炸能量修正系数。
22、作为本专利技术天然气管道爆炸对周边建筑物损坏范围估算的改进方法的进一步优选方案，在步骤s2中，通过利用廖哈夫方程改进计算密度参数，在计算抛掷覆土消耗的线物理爆炸能量的同时将土壤的三项状态考虑进去，以提高方法的可靠度，具体如下：
23、根据覆盖覆土包含的固、液、气三相状态指标创建土质状态方程：
24、
25、式中：ρ为土壤三相改进密度；大气压下固、液、气的相对体积α10,α20,α30；大气压下固、液、气的相对密度ρ10,ρ20,ρ30；大气压下固、液、气的相对声速c10,c20,c30；p为土壤中传播的压力；p0为大气压力；k1,k2,k3为气象绝热指数。
26、作为本专利技术天然气管道爆炸对周边建筑物损坏范围估算的改进方法的进一步优选方案，在步骤s2中，气象绝热指数k1,k2,k3取值1.4，3，3。
27、本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
28、本专利技术一种天然气管道爆炸对周边建筑物损坏范围的估算方法，通过改进覆土的密度参数，提供一种天然气管道爆炸对周边建筑物损坏范围估算的改进方法，包括天然气管道爆炸冲击波衰减规律及峰值超压估算方法、天然气管道爆炸冲击波对建筑物影响程度的分级方法和天然气管道爆炸地震波产生的质点运动速度峰值估算方法；本专利技术提供了一种天然气管道爆炸冲击波对周边建筑的伤害范围分级，更适用于不同地区的埋地管道；利用廖哈夫方程，假设土中固、液、气三相均变形，考虑每一相在爆炸冲击波导致的诱变外力作用下体积的压缩变形，得到固、液、气三项状态的改进密度指标方程，重新计算覆土对冲击波的影响，提高计算的可靠度。
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1.天然气管道爆炸对周边建筑物损坏范围估算的改进方法，其特征在于：具体包含如下步骤：
2.根据权利要求1所述的天然气管道爆炸对周边建筑物损坏范围估算的改进方法，其特征在于：在步骤S2中，消除覆土对埋地管道物理爆炸能量的影响：
3.根据权利要求2所述的天然气管道爆炸对周边建筑物损坏范围估算的改进方法，其特征在于：在步骤S2中，增加修正系数η进行综合修正：
4.根据权利要求3所述的天然气管道爆炸对周边建筑物损坏范围估算的改进方法，其特征在于：在步骤S2中，通过利用廖哈夫方程改进计算密度参数，在计算抛掷覆土消耗的线物理爆炸能量的同时将土壤的三项状态考虑进去，以提高方法的可靠度，具体如下：
5.根据权利要求3所述的天然气管道爆炸对周边建筑物损坏范围估算的改进方法，其特征在于：在步骤S2中，气象绝热指数k1,k2,k3取值1.4，3，3。
【技术特征摘要】
1.天然气管道爆炸对周边建筑物损坏范围估算的改进方法，其特征在于：具体包含如下步骤：
2.根据权利要求1所述的天然气管道爆炸对周边建筑物损坏范围估算的改进方法，其特征在于：在步骤s2中，消除覆土对埋地管道物理爆炸能量的影响：
3.根据权利要求2所述的天然气管道爆炸对周边建筑物损坏范围估算的改进方法，其特征在于：在步骤s2中，增加修正系数η进行综合修正：
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【专利技术属性】
技术研发人员：袁锦，宋睿，赵发龙，郝永梅，王亦嫱，吴凡，
申请(专利权)人：常州港华燃气有限公司，
类型：发明
国别省市：
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