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The Management of underground pipeline
有压液体大量泄漏发生周边约束土体冲刷流 ABC区域，数值模拟结果表明管道由于发生
失，一旦形成了脱空则就具备了管道崩裂形成 了裂缝在其末端形成应力集中，在内外部压
爆管的条件。 力共同作用下进一步引起裂缝随管道薄弱区
结合本次现场爆管临近时间和附近三 域发展，由于管道上部内侧受拉应力作用，因
个测点复中、临四和溧四监测的最大压力分 此，在上部拉应力大的区域沿着管顶方向继
别为252kPa（时间14∶25∶11）、249kPa（时间 续开裂，最终形成贯通裂缝的过程。整个破
14∶26∶20）和237kPa（时间14∶24∶10），因 坏过程见图12，具体包括：（a）初始裂缝形成
此，可推测初期裂缝末端至少达到裂缝断面 →（b）裂缝上端部应力集中，并达到材料极
圆心角θ≈60°，该管道才会在实际工作水压 限抗拉强度→（c）裂缝沿着管道薄弱部位发
作用下导致开裂裂缝继续发展并最终形成爆 展→（d）管道管体局部管片发生完整脱落。
管破坏，这与爆管管道破坏断面的裂缝腐蚀
情况基本吻合。
3.2 爆管破坏事件形成机制
当管道初期裂缝在内外压力和温度等因
素综合作用下，初期裂缝达到一定尺寸后，如 （a）初始裂缝形成 （b）裂缝上端部应力集中
管道在内外多种荷载作用下其裂缝末端应力
集中超过管材的极限强度，将引起裂缝不断
发展最终导致管道形成破口破坏引发爆管。
结合本次爆管事件和管体实际情况，利用建
立的有限元模型分析爆管事件形成过程。供 （c）裂缝进一步发展 （d）局部管片发生完整脱落
水水管在其运行中一旦管道发生开裂后将发 图12 供水管道开裂及爆管形成物理过程
生大量渗漏水，供水水管管道中有压液体泄 结合有限元数值分析可知，对应管道发
漏将会对管周围土体不断冲刷，引起管体周 生开裂破坏区域为ABC区域上的A点和C点，
边脱空并影响管体受荷条件加剧管道应力集 利用管道A、C点的几何运动来分析管道爆管
中。因此，在利用有限元计算中进行动力分析 过程，图13和图14分别为初期裂缝θ=90°时
中，考虑管体开裂泄漏冲刷土体，冲刷区形成 管道破坏残片A、C两个端点的平动与转动位
后将释放土体对管体约束，假定管道周围土 移图，其中，A、C点位置如图6所示。
体对管道变形没有土弹簧约束，其它荷载条 由图13可知，供水管道管体在发生开
件不变，利用有限元模拟分析管道从开裂到 裂、裂缝进一步发展、形成贯通裂缝以及局
爆管的全过程。 部管片脱落过程中，ABC区域上A点的平动
参考图6可知，管道发生开裂破坏区域为 位移逐步增大，C点的位置在逐步发展过程中
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