落石冲击作用下埋地输气管道的动力响应及极限分析

发布时间：2020-03-26 04:38

【摘要】：我国幅员广阔,地质条件复杂,长输管线跨越范围广阔,长输埋地管道大口径、薄管壁的特性,使其在山区由于落石冲击造成失效的事故频发。现有的相关研究少有综合考虑落石体积、速度、形状和冲击方式对埋地输气管道的影响,为进一步深化此研究,为后续落石灾害地区的安全评价提供可靠参考数据,本文通过对以往研究中落石形状及冲击方式的改变,以及材料模型、边界条件、接触参数等的优选,运用ABAQUS有限元软件,研究了落石冲击作用下埋地输气管道的动力响应及极限分析。首先选取适当的材料模型及参数,建立落石冲击土壤有限元模型,再将有限元模拟计算值与已有的类似试验数据进行比较,验证有限元模型的准确性。在此基础上,通过分析边坡落石相关资料,选取具有代表性的四种落石体积、四种落石速度,和四种冲击方式,建立落石冲击埋地输气管道有限元模型。通过有限元模拟计算,分析了不同体积、速度及冲击方式的落石冲击作用下埋地输气管道的动力响应过程、管壁最大等效应力随时间的变化规律、管道前端XY平面管壁位置及形状的变化。根据已有学者对地表冲击埋地管道的研究成果,选取管道壁厚、管道埋深、落点偏距和土壤类型作为主要因素对落石冲击埋地输气管道进行了模拟,从模拟结果中提取管道最大等效应力和最大变形率,通过基于应力理论的失效判断准则和基于变形理论的失稳判断准则,采用插值法找出管道失效、失稳的临界壁厚、埋深、偏距及对应的落石动能。绘制了各主要因素与落石动能的临界曲线,拟合了相应的临界函数。运用本文研究成果对西气东输二线九江分输站GA049段山区管道受不同体积、速度及冲击方式的落石冲击后果进行预测,并对增加埋深和治理危岩等保护措施的具体方法提出建议,所得结果与实际情况相符。本文的研究成果能够为我国落石山区埋地输气管道的风险评价与现场管理提供一定的技术支持。
【图文】：

图１－１常用落石冲击力计算方法比较逡逑（３）基于软件的落石冲击力计算方法逡逑

图１－２邋土层内部的动应力分布逡逑
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE973

【参考文献】

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3 庞伟军;邓清禄;;地质灾害对输气管道的危害及防护措施[J];中国地质灾害与防治学报;2014年03期

4 余波;李珂;;滚石碰撞冲击数值模拟分析[J];中国水运(下半月);2014年07期

5 郭绍平;王全才;吴清;张群利;;一种改进的落石冲击力计算方法[J];山地学报;2014年03期

6 袁进科;黄润秋;裴向军;;滚石冲击力测试研究[J];岩土力学;2014年01期

7 邓通发;罗嗣海;李辉;赖昕云;;冲击作用下地基内部动应力研究——强夯冲击的动应力研究之二[J];四川建筑科学研究;2013年06期

8 孙翔;刘传奇;薛世峰;闫文文;;落石冲击作用下埋地管道力学响应[J];低温建筑技术;2013年11期

9 王保群;林燕红;焦中良;;我国天然气管道现状与发展方向[J];国际石油经济;2013年08期

10 王东源;赵宇;王成华;;阳坝落石对输油管道的冲击分析[J];自然灾害学报;2013年03期

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2 荆宏远;落石冲击下浅埋管道动力学响应分析与模拟[D];中国地质大学;2007年

3 吴文峰;地下埋管的受力分析及结构优化研究[D];河海大学;2001年

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本文编号：2600955