崩塌落石对澜沧江跨越管道的影响及其防治研究

发布时间：2017-08-21 17:03

  本文关键词：崩塌落石对澜沧江跨越管道的影响及其防治研究

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【摘要】：澜沧江跨越管道工程属于中缅管道工程河流大型穿跨越工程之一,跨越区山体高耸挺拔、地势险峻,两岸陡崖上分布有危岩及崩塌堆积体。由于澜沧江跨越段管道为架空敷设且为三管(天然气管道、原油管道和成品油管道)并行敷设,其所处地理位置极易遭受崩塌落石危害。在管道投产运营阶段,跨越区落石砸落情况频繁发生。而该跨越管道工程对落石灾害的可接受度极低,因此如何有效预测两岸落石对跨越管道的影响并做到对落石灾害的有效防控是该段管道运营管理的重要任务之一。论文以澜沧江跨越段管道及两岸落石为研究对象,从澜沧江跨越管道工程的实际情况出发,根据落石运动学理论、动力学理论和管道力学相关理论,将数值模拟软件RocFall和CAESARII相结合,研究了崩塌落石对澜沧江跨越管道的影响及其防治技术。论文对落石运动学和动力学等基本理论进行了分析总结,运用RocFall软件建立了跨越区两岸最不利剖面上的落石运动路径数值模拟模型,分析了落石重量和落石下落高度对落石运动过程的影响,并探究了二者对落石撞击跨越管道位置范围、撞击管道时落石携带的最大动能等特性参数的影响规律,最终确定了澜沧江跨越管道易遭受落石危害的范围,并建立了管道应力分析数据表,即不同高度和不同重量的落石对管道冲击力和冲击夹角的取值。根据管道应力分析数据表,运用CAESAR Ⅱ对澜沧江跨越管道(天然气、原油和成品油管道)进行了应力数值模拟分析(1056次)。分析出了管道遭受不同条件下(不同重量和不同下落高度)落石撞击的应力变化规律,通过校核落石危害下的管道强度,分别确定出使天然气管道、原油管道和成品油管道处于危险(或被破坏)状态的落石重量阈值。最后通过RocFall软件分析出落石各段弹跳高度和对应总动能关系,提出采用“两层式”防护网的布置方案,确定出SNS(Safety Netting System,柔性被动防护网)的布设位置、布设高度、布设长度和最小拦截动能。通过在软件中建立相应的防护网模型,验证了防护效果,同时经过现场验证,其拦截效果良好。论文研究成果可为澜沧江跨越管道落石灾害防护和管道安全运营决策提供科学建议,也可以为地理条件与澜沧江管道相似的管道工程的设计、敷设施工以及上方危岩防护规划提供指导和借鉴意义。
【关键词】：澜沧江跨越管道 落石冲击 落石运动路径 管道应力分析 落石灾害防护
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE973
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-18
• 1.1 研究背景与意义7-14
• 1.1.1 研究背景7-11
• 1.1.2 研究意义11-14
• 1.214-16
• 1.2.2 落石作用管道研究现状14-15
• 1.2.3 落石的防护与治理方法15-16
• 1.3 研究目标及内容16-17
• 1.3.1 研究目标16
• 1.3.2 研究内容16-17
• 1.4 技术路线17-18
• 第2章 崩塌落石运动理论分析18-27
• 2.1 落石坡面运动学理论分析18-24
• 2.1.1 落石在各种坡面上的运动状态分类18-19
• 2.1.2 落石运动特征理论计算分析19-23
• 2.1.3 落石威胁区域分析23-24
• 2.2 落石动力学理论分析24-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第3章 澜沧江跨越区落石运动过程数值模拟27-68
• 3.1 落石运动轨迹模拟软件RocFall27-28
• 3.2 最不利剖面的选取与模型建立28-34
• 3.3 澜沧江跨越区落石运动过程模拟分析34-62
• 3.3.1 落石重量对落石运动过程的影响模拟分析34-44
• 3.3.2 落石下落高度对落石运动过程的影响模拟分析44-58
• 3.3.3 176组落石运动路径模拟58-61
• 3.3.4 遭受落石威胁管段分析61-62
• 3.4 落石撞击总动能与冲击力的转化62-67
• 3.4.1 转化冲击力的计算过程62-63
• 3.4.2 转化冲击力与理论冲击力的对比63-64
• 3.4.3 落石对澜沧江跨越管道的冲击力和冲击夹角取值64-67
• 3.5 本章小结67-68
• 第4章 落石冲击力作用下澜沧江管道应力数值模拟68-85
• 4.1 管道应力分析基础理论68-69
• 4.2 澜沧江跨越管道数值模型的建立69-74
• 4.2.1 管道应力分析软件CAESAR Ⅱ69-70
• 4.2.2 管道模型70-71
• 4.2.3 澜沧江跨越管道应力分析数值模型建立71-74
• 4.3 落石冲击力作用下澜沧江跨越管道强度校核74-83
• 4.3.1 管道强度校核标准的选取74-75
• 4.3.2 落石冲击力下澜沧江跨越管道应力数值模拟75-83
• 4.3.3 应力数值模拟结果分析83
• 4.4 本章小结83-85
• 第5章 澜沧江跨越管道SNS落石防治研究85-97
• 5.1 落石防治措施及基本思路85-87
• 5.2 澜沧江跨越区两岸落石防护网的布设87-93
• 5.2.1 右岸(保山岸)防护网的布设87-90
• 5.2.2 左岸(大理岸)防护网的布设90-93
• 5.2.3 两岸防护网的安全布设长度确定93
• 5.3 防护效果模拟验证及现场应用情况93-95
• 5.4 本章小结95-97
• 第6章 结论与建议97-99
• 6.1 结论97-98
• 6.2 建议98-99
• 致谢99-100
• 参考文献100-104
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果104

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本文编号：714053