滑坡区埋地管道变形破坏的临界判据与敏感区段研究

发布时间：2020-03-28 13:28

【摘要】：滑坡是威胁油气管道安全最常见的地质灾害类型。滑坡作用下油气管道安全状态是地质工程领域科学研究的热点和难点问题之一。基于不同条件下管道变形破坏与滑坡发育特征的相互关系,探寻滑坡区管道变形破坏规律,建立管道变形破坏临界判据,不仅在管道与滑坡相互作用研究中具有显著的科学意义,而且对指导拟建管道设计、在役管道安全评估和管道安全防护对策制定等具有重要的实用价值。为系统研究滑坡作用下埋地管道变形破坏规律、建立管道变形破坏的临界判据,本文以黄土高原区西气东输一线、二线和中卫-贵阳联络线K1224滑坡为研究区,在梳理、总结研究区滑坡地段管道变形破坏与滑坡发育特征关系的基础上,构建不同类型滑坡—管道模型,采用完全耦合和非完全耦合数值模拟方法,研究滑坡作用下管道力学响应规律,建立不同类型滑坡区直线型管道变形破坏临界判据,确定折线型复杂管道对滑坡作用的敏感区段,并用典型案例验证临界判据和敏感区段的有效性。基于横向滑坡的数值模拟结果显示,滑体轴部和两侧边界附近管道应力集中。管道应力与滑坡位移、管道径厚比、管道内压正相关,与滑坡宽度负相关。管道应力对滑坡位移、管道径厚比、管道内压和滑坡宽度的敏感性依次降低。得到了西一线、西二线管道在最不利壁厚(14.6mm/15.3mm)和内压(8MPa)条件下,不同宽度滑坡中管道变形破坏的临界滑坡位移值和不同滑坡位移下管道变形破坏的临界滑坡宽度值。基于管道应力对四项因素的响应规律和量纲分析原理,提出管道最大应力预测公式。典型案例验证结果显示基于临界判据所得评价结果与实际情况吻合度较好。基于纵向滑坡的数值模拟结果显示,坡顶和坡脚附近管道应力集中。滑坡位移、滑坡长度、管道径厚比、管道内压四项因素中任意三项固定时,管道应力与另一项因素正相关。管道最大拉应力与最大压应力均对滑坡位移最为敏感。得到了西一线、西二线管道在最不利壁厚(14.6mm/15.3mm)和内压(8MPa)条件下,不同长度滑坡中管道变形破坏的临界滑坡位移值和不用滑坡位移下管道变形破坏的临界滑坡长度值。基于管道应力对四项因素的响应规律和量纲分析原理,提出管道最大应力预测公式。典型案例验证结果显示基于临界判据所得评价结果与实际情况吻合度较好。K1224滑坡折线型复杂管道数值模拟结果显示,滑坡区内管道各向位移趋势与滑坡一致,管道转折端附近应力量值明显大于直管段,受微地形控制的不均匀滑坡位移及其力矩作用造成管道南侧转折端附近应力集中程度最大。管道转折端及其附近管段是管道力学响应的敏感区域,是管道安全评价和安全防控重点关注的区域。现场监测数据及局部暴露的管道现状印证了数值模拟结果。
【图文】：

管道穿越,直线型,方式,管道

纵向穿越滑坡区的管道分别给出了快速评价管）以兰成渝输油管道沿线滑坡为例，讨论了管力特征。09）为突出滑坡的主要特点以及管道与滑坡的坡滑动方向的关系进一步将管道分为横穿滑坡，并将与之对应的滑坡称为横向滑坡、纵向滑管道沿线滑坡分类中广泛使用。）横向穿越（b）纵向

土弹簧

（图 2- 1），弥补了弹性地基梁中管土轴向作用力考虑不程学会（PipingAC F P，1991）建议，采用不同的理想弹土弹簧的应力应变关系（图 2- 2）。水平土弹簧和竖直土地周围的土质情况来决定，，轴向土弹簧参数由管沟内的回完全耦合方法建模时，管道模型形态不受地质体限制，杂结构的管道模型，但模型不能反映管土间接触非线性的
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE973

【参考文献】