管道滑坡应力分析及监测技术研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:yeyeh
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长输管道沿线地形复杂,滑坡灾害问题日益严峻。当滑坡发生时,会造成管道的弯曲变形、局部褶皱甚至会产生管道断裂,对管道安全运行产生非常不利的影响。本文进行了不同滑坡作用下管道的力学行为研究、不同因素的影响分析及管道远程监测系统的实施,可以为滑坡区管道的设计、施工和运行管理提供理论依据和技术支持。首先,根据滑坡的形成条件和分类方法,研究了管道在不同滑坡作用下受力与变形的特点;基于弹性地基梁理论,推导出管道滑坡作用下的力学解析计算公式,讨论实际滑坡作用下各种因素对管道内力状态的影响。其中地滑力和滑坡宽度对管道受力影响显著。其次,考虑管道的大变形和材料的非线性,采用非线性土弹簧模拟管-土相互作用,建立滑坡区埋地管道有限元力学分析模型。研究不同滑坡作用下管道的变形和受力规律,讨论了不同因素对管道应力应变的影响。研究表明:横向滑坡作用下管道的危险区域位于两端滑坡与滑床的过渡区域;而纵向滑坡管道的危险区域位于上下两端的滑坡与滑床的过渡区域;随着滑坡位移、管道埋深和土壤黏聚力的增大,管道的受力变形会越来越明显,而增加管道壁厚可以抵抗管道的变形;通过现场监测数据与有限元模拟结果的相互对比,验证了监测方案的可行性与准确性。最后,通过对现场滑坡地质灾害调查,结合输气管线在滑坡区的实际情况,设计管道应力应变自动化监测系统,并在管道滑坡区进行了实际应用。监测数据表明,该系统可以评估滑坡区管道的安全状况,提高滑坡灾害预警能力,保证油气管道的安全运行。
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