非均匀场地土正断层作用下埋地管道应变分析
发布时间：2021-11-18 21:01
活动断层是埋地长输管道难以避免需要穿越的地质灾害之一,断层作用下管道会受到拉伸或压缩而发生破坏。断层两侧土壤性质存在差异的情况常有发生,且该种情况下管道的变形可能更大。因此,非均匀场地土正断层作用下埋地管道应变分析能够为管道穿越断层设计提供参考,从而保障管道的安全运行。基于弹塑性力学方法理论,建立了正断层作用下,断层面两侧土壤性质不同时管道力学响应分析模型,采用土弹簧描述管土相互作用,考虑管材非线性、土弹簧非线性。根据弹性地基梁理论与挠曲线控制方程求解得到非均匀场地土正断层作用下埋地管道的变形与应变,通过与有限元方法对比验证了解析解的准确性。建立了非均匀场地土正断层作用下埋地管道应变响应的有限元计算模型,对比分析了断层面两侧土壤性质差异对管道轴心应变、弯曲应变分布规律及大小的影响,结果表明:针对正断层,其它参数条件不变时,在上盘土壤为典型砂土的情况下,下盘土壤性质对管道应变影响较小,而当上盘土壤为典型粘土时,下盘土壤性质将对管道应变有显著影响。对于非均匀场地土正断层,通过对大量有限元工况的计算,分析了管道设计应变随各影响参数的变化规律,通过1stOpt软件优化了设计应变预测公式形式,最...
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 断层作用下埋地管道力学响应解析计算方法研究
1.2.2 断层作用下埋地管道力学响应数值模拟计算方法研究
1.2.3 断层作用下埋地管道力学响应试验研究
1.2.4 现阶段研究存在的不足
1.3 本文主要研究内容
1.4 技术路线
第2章 非均匀场地土正断层作用下管道应变解析计算
2.1 非均匀场地土正断层的特点与载荷特征
2.2 基本假设
2.3 管道应变解析计算
2.3.1 管道轴向应变响应分析
2.3.2 管道垂向位移响应分析
2.3.3 管道轴向总应变
2.4 算例分析及验证
2.5 土壤不均匀程度对管道内最大应变及最小应变的影响
2.6 小结
第3章 非均匀场地土正断层作用下X80埋地管道应变响应数值计算
3.1 数值模型的建立
3.1.1 管材模型
3.1.2 管土相互作用模型
3.1.3 单元类型介绍
3.2 案例分析与模型验证
3.3 X80管道应变响应分析
3.3.1 土壤差异性的影响
3.3.2 管径壁厚的影响
3.3.3 内压的影响
3.3.4 断层倾角的影响
3.4 X80埋地管道设计应变预测
3.4.1 正断层作用下管道设计应变影响因素分析
3.4.2 非均匀土壤条件下管道应变预测公式
3.5 小结
第4章 突变型位移载荷下管道设计应变研究
4.1 引言
4.2 突变型位移载荷下管道受力状态分析
4.2.1 数值模型
4.2.2 突变区长度对管道受力状态影响
4.2.3 突变位移对管道受力状态影响
4.3 突变型位移载荷下管道设计应变影响参数分析
4.3.1 计算参数取值范围
4.3.2 临界长度与极限突变位移的确定
4.3.3 影响参数分析研究
4.4 管道设计应变预测公式
4.4.1 管道设计应变预测公式
4.4.2 管道设计应变预测公式应用流程
4.4.3 工程案例验证
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
附录A 半经验公式拟合参数取值
附录B 验证工况案例参数取值
致谢
攻读硕士期间发表的学术论文及研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]断层两侧土体对输气管道穿越地震断层的影响[J]. 张立松,张士岩,闫相祯,杨秀娟,曹宇光. 石油机械. 2017(04)
[2]地质灾害作用下油气管道设计应变计算模型[J]. 张宏,刘啸奔. 油气储运. 2017(01)
[3]采空塌陷区埋地输气管道的变形及受力分析[J]. 蒋宏业,王惠,徐涛龙. 中国安全生产科学技术. 2016(02)
[4]2014年中国油气管道建设新进展[J]. 高鹏,王培鸿,王海英,罗天宝. 国际石油经济. 2015(03)
[5]冻土区埋地管道基于应变设计方法研究[J]. 王国丽,张宏,韩景宽,杜秀菊,朱丹. 石油规划设计. 2013(05)
[6]基于应变的管道强度设计方法的适用性[J]. 张宏,崔红升. 油气储运. 2012(12)
[7]基于应变理论在采空区管道失效分析中的应用[J]. 韩冰,王芝银,吴张中,赵宏林,荆宏远. 中国石油大学学报(自然科学版). 2012(04)
[8]开采沉陷区埋地管道力学反应分析[J]. 王晓霖,帅健,张建强. 岩土力学. 2011(11)
[9]油气管道失效控制技术[J]. 李鹤林. 油气储运. 2011(06)
[10]采空塌陷区管道最大轴向应力计算及统计分析[J]. 关惠平,姚安林,谢飞鸿,么惠全,冯伟. 天然气工业. 2009(11)
本文编号：3503609
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 断层作用下埋地管道力学响应解析计算方法研究
1.2.2 断层作用下埋地管道力学响应数值模拟计算方法研究
1.2.3 断层作用下埋地管道力学响应试验研究
1.2.4 现阶段研究存在的不足
1.3 本文主要研究内容
1.4 技术路线
第2章 非均匀场地土正断层作用下管道应变解析计算
2.1 非均匀场地土正断层的特点与载荷特征
2.2 基本假设
2.3 管道应变解析计算
2.3.1 管道轴向应变响应分析
2.3.2 管道垂向位移响应分析
2.3.3 管道轴向总应变
2.4 算例分析及验证
2.5 土壤不均匀程度对管道内最大应变及最小应变的影响
2.6 小结
第3章 非均匀场地土正断层作用下X80埋地管道应变响应数值计算
3.1 数值模型的建立
3.1.1 管材模型
3.1.2 管土相互作用模型
3.1.3 单元类型介绍
3.2 案例分析与模型验证
3.3 X80管道应变响应分析
3.3.1 土壤差异性的影响
3.3.2 管径壁厚的影响
3.3.3 内压的影响
3.3.4 断层倾角的影响
3.4 X80埋地管道设计应变预测
3.4.1 正断层作用下管道设计应变影响因素分析
3.4.2 非均匀土壤条件下管道应变预测公式
3.5 小结
第4章 突变型位移载荷下管道设计应变研究
4.1 引言
4.2 突变型位移载荷下管道受力状态分析
4.2.1 数值模型
4.2.2 突变区长度对管道受力状态影响
4.2.3 突变位移对管道受力状态影响
4.3 突变型位移载荷下管道设计应变影响参数分析
4.3.1 计算参数取值范围
4.3.2 临界长度与极限突变位移的确定
4.3.3 影响参数分析研究
4.4 管道设计应变预测公式
4.4.1 管道设计应变预测公式
4.4.2 管道设计应变预测公式应用流程
4.4.3 工程案例验证
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
附录A 半经验公式拟合参数取值
附录B 验证工况案例参数取值
致谢
攻读硕士期间发表的学术论文及研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]断层两侧土体对输气管道穿越地震断层的影响[J]. 张立松,张士岩,闫相祯,杨秀娟,曹宇光. 石油机械. 2017(04)
[2]地质灾害作用下油气管道设计应变计算模型[J]. 张宏,刘啸奔. 油气储运. 2017(01)
[3]采空塌陷区埋地输气管道的变形及受力分析[J]. 蒋宏业,王惠,徐涛龙. 中国安全生产科学技术. 2016(02)
[4]2014年中国油气管道建设新进展[J]. 高鹏,王培鸿,王海英,罗天宝. 国际石油经济. 2015(03)
[5]冻土区埋地管道基于应变设计方法研究[J]. 王国丽,张宏,韩景宽,杜秀菊,朱丹. 石油规划设计. 2013(05)
[6]基于应变的管道强度设计方法的适用性[J]. 张宏,崔红升. 油气储运. 2012(12)
[7]基于应变理论在采空区管道失效分析中的应用[J]. 韩冰,王芝银,吴张中,赵宏林,荆宏远. 中国石油大学学报(自然科学版). 2012(04)
[8]开采沉陷区埋地管道力学反应分析[J]. 王晓霖,帅健,张建强. 岩土力学. 2011(11)
[9]油气管道失效控制技术[J]. 李鹤林. 油气储运. 2011(06)
[10]采空塌陷区管道最大轴向应力计算及统计分析[J]. 关惠平,姚安林,谢飞鸿,么惠全,冯伟. 天然气工业. 2009(11)
本文编号：3503609
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