随着人类活动空间的扩大以及对资源需求的增多,人类逐渐将目光投向太空、海洋、寒区等偏远的区域。近四、五十年来,许多国家为解决能源短缺带来的危机,加紧开发北极和寒区的石油和天然气资源。但是分布有多年冻土的寒区有着自己独特的环境特性,它是一个很脆弱的环境体系,一旦遭到破坏就无法挽回。我国永久冻土的面积约有214.8万平方公里,占国土面积的22.4%,季节性冻土分布在我国长江以北各省市区,其面积占中国领土的54%,在这些冻土区蕴藏着大量的石油天然气能源,如何在不破坏冻土独特的自然环境条件下,将能源输送出去成为一个棘手的难题,而埋地式管道作为石油和天然气的主要运输方式,在能源输送等领域起着举足轻重的作用,管道运输具有效率高、安全性好、成本低等优势,随着大量冻土区资源的开采,输油气管道的敷设长度也在不断增加,所途经冻土区的地形和环境也将变的愈发复杂,面临多年冻土的冻胀和融沉问题。由于埋地式管道和冻土直接接触,不可避免受到管道内正温介质放热的影响,使得管道周围土体更加容易遭受融陷、塌陷及管道冻胀翘曲等病害。导致管道产生较大位移,甚至出现断管、漏液等危害管道运行安全和破坏自然环境等问题,针对以上出现的种种病害情况,如何防治寒区输油气管道病害成为了当务之急。本文针对输气管道在途经冻土区所产生的有关病害问题,结合青海某输气管道拉脊山段现场病害勘察,以现场的冻土环境及管道埋设条件为研究对象,结合拉脊山段冻土的特征,并考虑未来青藏高原地区气候升温的影响,对典型地段温度进行现场监测及设置保温措施进行病害治理,论文主要内容及结论如下:(1)通过长期对管道周围土体温度场监测及数据收集,该地区冻土属于岛状多年冻土,热稳定性较差,正温输气管道对周围冻土影响是极大的,会造成管道附近土体的融化,形成塌陷等病害;天然状态下多年冻土上限在1.5~2.0m范围变化,无保温措施下正温输气管道的放热影响周围土体水平向范围在1.0~1.5m左右,管道正下方融化深度约为5.47m,冻结期为5个月,融化期为7个月;采用保温材料治理以后,水平向融化范围减少了约0.5m,管底下方融化深度减少约3.04m左右,说明铺设保温材料对抑制管道放热和减少周围冻土扰动有较好的效果。(2)根据传热学理论并考虑相变影响,建立二维非稳态温度场方程,运用ANSYS热分析模块,模拟管道运行30年的变化状态,管道在运营初期(前10年里)融化速率较快,之后逐渐趋于稳定,说明在前十年里应加强管道的监测与维护。(3)分别采用3种不同厚度的聚氨酯保温材料作为管道的保温措施,并分析保温层、保温层—管底保温板和保温层—U型保温板组合措施对抑制管道放热效果和保护管道周围冻土,保温层较大程度减少管底土体融化深度,减少了多年冻土的扰动;保温层—管底保温板可使管底融化深度进一步减少;保温层—U型保温板的组合措施既控制了管底的融化范围,也兼顾了水平向的融化距离,适用于管道输送介质温度较高和高温冻土地段。(4)对输气管道的合理埋深进行了四种不同深度的探讨,对比不同年限下的融化范围,得出了合理埋深距离,为以后工程建设提供参考。