岛状多年冻土区输气管道病害及防治技术室内模型试验研究

发布时间：2023-03-11 04:00

　　岛状多年冻土区埋地正温输气管道由于管道不断向周围冻土散热,且大气温度周期性变化,管道周围冻土发生周期性冻胀融沉现象,为确保管道安全运营,必须开展多年冻土区管道变形机理研究。本文根据西北青海某输气管道在岛状多年冻土区(拉脊山区域)病害的现场调研情况、典型地段监测数据分析结果、数值模拟分析结果,并结合实际地质、气候条件,开展室内模型试验研究。利用室内低温环境模型箱,制作管-土缩尺比例模型,设置环境温度及其变化模式,埋设温度、位移、应力测试元件,监测在管道热源及环境温度变化影响下,管道周围土体的温度变化及影响范围、周围土体变形、管道变形及其应力变化、地基土含水量变化,并提出岛状多年冻土区输气管道病害的防治措施。本文得到以下几点结论:(1)常规土工试验测得该输气管道拉脊山段管道周围土样的物理力学参数。(2)该地区多年冻土为高温不稳定冻土,对该输气管道(拉脊山区域)垂直管道走向的半幅断面进行温度监测,采集一个冻融循环周期数据进行分析,得到管道周围土体受大气温度与正温管道热扰动影响下温度场的变化规律:年内9月初管道周围融化圈最大,最大融深可达到6-7m;9月初-次年3月中旬,管道周围土体开始回冻,...

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 冻土及其研究背景
        1.1.1 冻土概述
        1.1.2 研究背景
    1.2 多年冻土区输气管道的研究意义及国内外研究现状
        1.2.1 研究意义
        1.2.2 国内外研究现状
    1.3 本文课题背景
        1.3.1 实际工程概述
        1.3.2 工程地质与气候条件
    1.4 本文研究内容、技术路线图及主要工作
        1.4.1 本文研究内容
        1.4.2 本文技术路线图
        1.4.3 本文主要工作
2 现场输气管道周围土体物理力学参数的测定
    2.1 土粒比重试验
    2.2 击实试验
    2.3 界限含水率试验
    2.4 变水头渗透试验
    2.5 固结慢剪试验
    2.6 固结试验
    2.7 本章小结
3 岛状多年冻土区输气管道室内模型试验
    3.1 相似准则
        3.1.1 数学模型
        3.1.2 相似方程推导
        3.1.3 试验模型参数
    3.2 试验装置与观测系统
        3.2.1 试验装置
        3.2.2 观测系统
    3.3 试验方案设计
        3.3.1 试验材料及其条件
        3.3.2 模型设计
    3.4 模型填筑
    3.5 本章小结
4 岛状多年冻土区输气管道室内模型试验数据分析
    4.1 模型管道周围地基土的热响应分析
        4.1.1 无保温模型管道周围地基土的热响应
        4.1.2 有保温模型管道周围地基土的热响应
        4.1.3 有无保温模型管道周围地基土的热响应对比
    4.2 模型管道位移变化规律分析
        4.2.1 模型管道位移变化规律
        4.2.2 有无保温模型管道位移变化对比
    4.3 模型管道应力变化规律分析
        4.3.1 模型管道各测点应力变化规律
        4.3.2 有无保温模型管道应力值变化对比
    4.4 模型管道周围地基土含水量变化规律分析
        4.4.1 冻土的水分迁移理论
        4.4.2 本试验含水量变化分析
    4.5 岛状多年冻土区输气管道病害的防治措施
    4.6 本章小结
5 现场输气管道周围土体温度场
    5.1 现场输气管道周围土体温度场
    5.2 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3759156