一位来自洛杉矶的高级工程师本月访问了康奈尔大学,当时研究人员正在测试一种新的抗震管道,该管道旨在更好地保护南加州的供水网络免受自然灾害的影响。他们进行了多项测试,包括地震模拟。在模拟中,一段28英尺长的管道配备了120多个监测仪器,并埋在80吨土壤中。研究小组花了一个多月的时间来准备这项实验。
该测试模拟了地震时可能发生的断层破裂,当时全球板块开始相互滑动,导致地面移动和变形。一个巨大的液压“分裂箱”沿50度角造成了2英尺的断层破裂,迫使埋在地下的管道处于压缩和弯曲的组合状态。
设计了这项测试的康奈尔大学岩土工程博士后布拉德·威姆(Brad Wham)说:“该管道能够承受2英尺深的压力,而且没有发生泄漏。”这项测试是在康奈尔大学岩土生命线大规模测试设施(Cornell岩土生命线大规模测试设施)进行的。“我们将管道的设计标准提高了三倍,并继续输送水。所以我们认为这是一次成功的测试,是一项非常有前途的技术。”虽然测试管的直径只有8英寸,但Wham表示,测试结果是可扩展的,可以应用于直径达70英寸或更大的管道。
“它超出了预期,”康奈尔大学土木与环境工程教授、该项目的首席研究员汤姆·奥洛克(Tom O’rourke)说。
该钢管由日本JFE控股公司开发,采用独特的结构波设计来控制屈曲,使管道弯曲和压缩而不破裂或失去水的压力。波浪特征装置安装在管道沿线的关键位置,以吸收巨大的地面变形,如地震和山体滑坡造成的运动,或飓风和洪水期间冲刷造成的破坏。在它被送到康奈尔大学之前,它的表现是未知的。
对于洛杉矶和其他西海岸城市来说,这一结果意义重大,因为这些城市希望升级老化的公用事业系统,尤其是跨越断层线的部分。洛杉矶水和电力部门弹性项目经理克雷格·戴维斯(Craig Davis)参加了测试,他说,他的城市供水系统——全国最大的——在向400多万居民供应水的途中跨越了30多条断层线。JFE控股公司生产的新管道现在为戴维斯和其他工程师提供了一个新的选择,以确保城市最脆弱地区的供水。
洛杉矶正在通过市长埃里克·加希蒂(Eric Garcetti)实施的“弹性设计”项目升级其供水系统。在卡特里娜飓风和超级风暴桑迪(Sandy)等自然灾害发生后,全国其他城市都渴望启动类似的项目。O 'Rourke称:"我们实际上看到的是管道技术的范式转变,这是一个由市场驱动的研究环境。"他补充称,来自JFE Holdings等制造企业的稳定业务流,令他的设备保持高需求。“西海岸所有的公用事业公司都说,如果你想让我们考虑你的管道,你必须在康奈尔进行测试。我们的实验室是世界上唯一可以进行这类测试的实验室。”
在断层破裂测试之后,研究小组花了三天时间仔细挖掘管道,并将开始收集基于其变形的额外数据。调查结果将有助于官员们确定新管道安装的最具战略意义的地点。
“我们模拟了洛杉矶的供水系统,并将整个系统安装在一台安全的电脑上,”O’rourke说。“我们创建了下一代的抗风险网络模型,他们实际上用它来制定政策和应急响应行动。”
洛杉矶并不是唯一一个受益于康奈尔大学独特测试设施的城市。旧金山已经实施了由Cornell验证的管道故障破裂危险解决方案,波特兰、西雅图和温哥华都在考虑根据最近的测试结果进行升级。
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