作为能源传输的生命线,长输埋地管道是我国经济建设发展的重要基础。埋地管道穿越地震断裂带、煤矿采空区和易发生山体滑坡等地区时,极易受如落石冲击、泥石流等自然地质灾害的破坏,并且长期车载、重物占压都会对其产生疲劳损伤。因此长输埋地管道的安全监测对提高管道安全服役期具有重要的意义埋地管道通常穿越人迹罕至或人员活动稀疏的地带且运营距离长、隐蔽性强,难以在管道上直接布设传感器开展管道变形测量或监测。分布式光纤振动传感技术具有抗电磁干扰,耐潮湿以及长距离监测特点,通过长输埋地管道同沟铺设的冗余通讯光缆可以监测管道周边的振动。鉴于此,本文提出采用分布式光纤振动传感技术开展埋地管道荷载识别技术,统计作用在管道上的荷载类型、作用频次和作用位置,基于识别荷载分析开展管道安全评定。本文研究内容如下:本文针对如何识别作用于长输埋地管道的荷载种类这一问题,提出了一种基于分布式光纤振动传感技术(φ-otdr)荷载识别的埋地管道振动监测方法,通过实验及理论分析验证该方法的可行性,并结合有限元分析,模拟无人区管道受落石冲击荷载的振动过程。研究结果如下:1.总结国内外研究现状,提出基于分布式光纤振动传感技术开展管道荷载识别的重要性,介绍基于φ-otdr的分布式光纤振动传感原理。2.开展分布式光纤振动传感器处于不同应力水平以及不同种类分布式光纤振动传感器的振动感知性能试验研究以及分布式光纤振动传感器定位技术研究。试验结果表明:不同应力水平下,分布式光纤振动传感器的振动响应不一样,光纤应力水平高,相应的振动强度越大。因光纤护套的保护,裸光纤、白套管光纤及黄跳线的振动感知特性存在一定的差异性。定位试验结果表明传感器布设位置不要形成振动耦合影响。3.开展分布式光纤传感的埋地管道振动荷载识别试验。将分布式光纤传感器及加速度传感器同时布设在埋地管道附近进行实验,将监测的数据整理为时域图及三维图进行对比,通过比较分布式振动传感系统和加速度传感系统的时域图,得出两个传感器所监测的信号随时间变化基本一致的结论,证明了分布式光纤振动传感监测系统的准确性。为进一步验证分布式光纤传感安全监控技术的可行性。实验结果表明,分布式光纤传感与加速度传感的信号强度随载荷大小的变化趋势一致。4.通过有限元数值模拟无人区落石冲击管道过程,应用ABAQUS软件模拟分析四种工况下的管道受冲击荷载的云图及力学参数曲线,对比实验监测两种信号时程曲线和有限元模拟得到的管道受冲击的应变能时程曲线,发现传感器采集的信号强度时程数据与管道应变能均具有一定程度的波动性质。进一步说明定性的管道振动监测的可行性。最后,根据已识别的工况运用损伤理论结合可靠度方法对管道的剩余寿命进行理论上的初步探讨。