基于DEM-FEM耦合的滑坡作用下管道力学响应分析

发布时间：2019-11-02 03:24

【摘要】：油气管道作为国民经济的生命线,是石油和天然气最安全、经济、环保的输送方式。目前我国管道总里程己逾10万公里,建成了 "西北、东北、西南、海上"四大油气战略通道、三纵四横管道走廊及全国骨干管网。长输埋地管道跨越的地域范围广,地理环境复杂多变,管道在服役过程不可避免地会受到各种地质灾害的威胁和破坏。近年来,随着极端天气和地质灾害数量的增多,山体滑坡成为导致的管道失效事故的主要原因。因此,研究滑坡作用下长输管道的力学响应对保障管道安全可靠运行有着重要意义。本文在总结了国内外在滑坡作用下埋地管道安全性研究成果基础上,采用了离散元与有限元耦合的方式建立了滑坡作用下管道力学响应分析模型,主要研究内容和成果如下:(1)基于离散元方法和有限元方法理论,综合考虑材料、几何以及接触非线性,本文结合离散元方法与有限元方法重点讨论了耦合建模的方式、耦合建模的难点以及实现耦合的方法(2)根据对川东北气矿管道滑坡事故现场的调研数据,分析了发生管道-滑坡事故的原因,作出合理的假设和模型简化,建立了全尺寸管道-滑坡基岩有限元模型;(3)测量了川东北气矿管道滑坡事故现场取样的土体休止角,将休止角作为标定参数,选取4种接触参数作为待标定参数,确立4因素3水平正交实验,利用离散元软件EDEM建立参数标定模型并完成9组虚拟参数标定试验,选取与实测休止角最接近的1组虚拟标定试验结果作为滑坡体颗粒离散元接触参数;(4)通过分析发生滑坡后颗粒-管道接触数和管道受力随时间变化,得到了滑坡体对管道作用的规律,通过有限元后处理分析了管道上的应力和位移分布情况,并对仿真模型进行了验证;(5)研究了不同颗粒模型、颗粒尺寸对滑坡作用下管道受力的影响,分析了颗粒-颗粒接触参数、颗粒-管道接触参数对滑坡作用下管道受力的影响的敏感性。分析了管材、管道规格等管道参数对滑坡作用下管道受力的影响,研究了埋深等管道设计参数对滑坡作用下管道受力的影响,并给出了横向土质滑坡作用下减小管道受滑坡作用力的相应措施。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE973

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本文编号：2554272