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冻土区输油管道服役性能研究与评价

发布时间:2018-04-30 04:15

  本文选题:冻土区管道 + 管道服役性能 ; 参考:《北京交通大学》2015年博士论文


【摘要】:本文针对中俄漠大线输油管道工程,对其管道服役性能所面对的具体情况进行分析。通过现场调查,理论研究,数值模拟等方法,进行了冻土区输油管道服役性能的分析与评价。取得了以下几个方面的研究成果: 1.通过对漠大线现场监测的温度数据的分析,确定了埋地输油管道对周围冻土温度的影响规律。基于温度传导基本原理,推导出用于描述管道周围冻土温度的分布函数。 2.结合有限元模拟计算,对冻土区输油管道在管道——冻土长期作用下,对50年冻土温度的变化规律进行了预测研究。得到了不同冻土类型、保温措施、管道埋深、输油温度下的冻土上限变化规律、管道周围冻融圈变化规律。 3.研究建立新的冻土水热耦合模型。针对自建模型编写了Fortran语言计算程序,通过与室内试验进行对比,证明了模型的准确性。在保证计算准确性的基础上,提出了自适应时间步长计算方法。并通过程序模拟,分析了土体各个参数的不确定性对最终模拟结果的影响规律。应用模型与计算程序对管道——冻土用下,水热场、水热力三场的变化进行了初步分析。 4.以弹性地基梁理论为基础,对不同冻胀带长度、冻胀幅度下,管道所受的应力和变形规律进行研究。提出了2种适用于工程的可行的基于管道受力的服役性能评价方法,并进行了比较。 5.综合分析影响冻土区输油管道服役性能的各个因素,提出了基于层次分析法的冻土区埋地管道服役性能评价模型,对多年冻土区输油管道的服役性能可靠度进行评价计算。充分考虑了影响冻土区输油管道服役性能的各个因素之间相互关系,不仅可以定性评价管道服役性能,而且能够给出定量的可靠度值。通过对漠大线管道的实际分析表明,评价结果较为符合实际。
[Abstract]:In this paper, the service performance of Chinese and Russian oil pipelines is analyzed. By means of field investigation, theoretical research and numerical simulation, the service performance of pipeline in frozen soil region is analyzed and evaluated. The research results are as follows: 1. The influence of buried oil pipeline on the temperature of permafrost is determined by analyzing the temperature data of the field monitoring of Moda line. Based on the basic principle of temperature conduction, the distribution function used to describe the temperature of permafrost around the pipeline is derived. 2. Combined with finite element simulation calculation, the variation law of permafrost temperature in permafrost region under the action of pipeline and frozen soil for a long time is forecasted and studied. Different types of frozen soil, heat preservation measures, buried depth of pipeline, upper limit of frozen soil under oil temperature, and the variation law of freeze-thaw circle around pipeline are obtained. 3. A new coupling model of permafrost water and heat was established. The Fortran program is written for the self-built model, and the veracity of the model is proved by comparing it with the indoor test. Based on the accuracy of the calculation, an adaptive time step calculation method is proposed. The influence of the uncertainty of soil parameters on the final simulation results is analyzed by program simulation. The model and calculation program are used to analyze the variation of the three fields of water and heat field and water thermal field in the pipeline-frozen soil. 4. Based on the theory of elastic foundation beam, the stress and deformation of pipeline under different frost heaving zone length and frost heave amplitude are studied. Two feasible service performance evaluation methods based on pipeline force are proposed and compared. 5. Based on the comprehensive analysis of various factors affecting the service performance of pipelines in permafrost regions, an evaluation model of service performance of buried pipelines in permafrost regions is proposed based on AHP, and the reliability of service performance of pipelines in permafrost regions is evaluated and calculated. The relationship between various factors affecting the service performance of oil pipelines in frozen soil regions is fully considered. Not only the service performance of pipelines can be qualitatively evaluated but also the quantitative reliability values can be given. Through the practical analysis of the pipeline of the desert line, it is shown that the evaluation results are in good agreement with the reality.
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TE973

【参考文献】

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本文编号:1823029

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