断层两侧差异性土壤冻融对埋地管道力学性能影响研究

发布时间：2021-02-24 02:42

　　季节性冻土区埋地管道遇到的最常见问题是冻融循环引起的管道冻胀与融沉,不仅给管道带来附加应力与变形,而且在特定的条件下容易造成破坏,引起严重灾害。通过ABAQUS软件对跨断层埋地管道与土壤系统进行热力耦合数值模拟,建立冻融循环情况下管-土相互作用模型,分析断层两侧土壤性质相同与差异情况下管道应力分布规律。当断层两侧土质相同时,管道总应力与轴向应力在最高或最低温度下都接近于相同,但是当断层两侧土壤性质不同时,管道最大应力与最大轴向应力明显大于断层两侧土壤性质相同时的应力,且均出现在距离断层一定位置处。管道内部承压会导致相应的最大总应力和轴向应力增加,同时低温和高温时的最大应力差值变化规律改变。断层处埋地管道土壤回填时宜采用相同或者渐变的土质,否则应采取特殊的抗冻胀措施,对断层错动与断层两侧土壤性质差异同时出现时的管土作用机理与灾害预估需进一步研究。 

【文章来源】：自然灾害学报. 2020,29(03)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

有限元模型

土体顶面随大气温度变化,假设最高温度为9.2℃,最低温度为-12.8℃。所考虑年份内,为了便于分析,考虑输送介质恒温,即管道保持恒温7.5℃。通过有限元模拟得到最高地面温度时土体温度场如图2,最低地面温度时土体温度场如图3,其中(a)为土1温度场,(b)为土2温度场。从图2和图3可以看出,在地面温度达到最高温度9.2℃时和最低温度-12.8℃时,总的来说,管道周围温度线比较密集,温度梯度较大,距离管道较远处温度线比较稀疏,温度梯度较小。图3 地面最低温度时土壤温度云图

地面最低温度时土壤温度云图

【参考文献】：
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博士论文
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本文编号：3048652