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摘要：
在现代社会中，埋地管道以及成为城市生产生活中—种必不可少的基础设施。由于大部分的埋地管道都是埋藏在地下，考虑到地下各种复杂环境因素（包括湿度、温度、压力等）的影响，埋地管道会出现缓慢的腐蚀失效过程。这显然会对管道的结构及其功能造成破坏。本文主要对埋地管道的失效机理进行了分析，并就其可靠l生展开的相关研究。
前言
在现代社会中，埋地管道以及成为城市生产生活中一种必不可少的基础设施。例如，城市生活中的给水、送气管道，以及工农业生产中的灌溉、排污管道等，都属于埋地管道。而根据其各自的工作和使用环境要求，埋地管道的材质和结构也各不相同。目前常用的管道材质主要有：铸铁、钢管和塑料。其中，铸铁由于具有强度高、抗挤压变形好、可塑性强等优势，已经成为供水管材中使用最广泛的材料。而塑料管材在耐腐蚀性、抗污性、重量及适用性方面具有显著优势，已逐渐成为埋地管道中通用的管材。
但是，由于大部分的埋地管道都是埋藏在地下，考虑到地下各种复杂环境因素（包括湿度、温度、压力等）的影响，埋地管道会出现缓慢的腐蚀失效过程。如果这一情况没有得到及时有效的发现和处理，埋地管道就可能出现裂纹和破损，造成管道功能失效。为了尽量延长埋地管道的使用寿命，本文主要对埋地管道的失效机理进行了分析，并就其可靠性展开的相关研究。
1.埋地管道的失效分析
1.1失效原因
造成埋地管道失效的原因有很多，一般来说可以分为两大类载荷效应和结构抗力。其中，载荷效应主要是指各种直接或间接作用于埋地管道的载荷对管道结构造成的影响。
这些载荷既包括管道自身的负载，如管道内部介质的作用、管道自身的重量，又包含管道受到的外部负荷，如覆土载荷、温度载荷、地表堆载以及上浮载荷等。这些载荷直接或间接作用于管道，使其发生扭曲变形、结构破坏等。而结构抗力则与载荷效应密切相关。由于载荷效应对管道壁身长期、反复的破坏侵蚀，造成管道材料老化、变形、腐蚀甚至出现裂纹。这进一步造成管道自身的结构抗力下降，强度达不到设计要求。当外部载荷尚未达到管道设计强度时，管身就可能出现失效。
1.2失效阶段
和大部分机械产品的寿命周期一样，埋地管道的失效过程一般也可以分为三个阶段：
①初始使用阶段（即管道刚埋入3-5年）；
②正常使用阶段；
③失效老化阶段。在初始使用階段，管道失效的几率较高。因为在这一阶段，管道刚刚被埋入地下，其材质结构、施工布置等能否适应地下的环境要求，还具有不确定性。前期的细微瑕疵或是载荷的突然变化就可能造成管道失效。而到了正常使用阶段，管道已经逐渐适应了地下的环境及各种载荷的变化。其性能及结构抗力趋于稳定，因此失效风险较低。但是也应该注意到，这一阶段时间较长，载荷效应及结构抗力对管道性能的破坏是缓慢但逐渐累积的。
管道整体是朝着失效的方向发展。当管道进入失效老化阶段时，前期的各种损伤已经累积到临界点。在这种情况下，外部载荷的微小变化就可能造成管道结构出现不可逆的破坏。埋地管道失效的风险大大增加。这时，可以对管道进行维修、加固处理，延长其使用寿命。
1.3失效类型
通过对埋地管道大量失效形式的分析总结，我们发现其失效类型主要有以下三种：环向断裂、纵向断裂和接头损坏。其中环向断裂是最普遍的一种失效形式，表现为管身环向出现裂纹甚至断为两截。这主要是由于管道受到的切向摩擦力、纵向弯曲应力或者是温差造成的拉伸应力所造成的。而管道的纵向断裂则主要是由于环向应力（如管道内部载荷、铅垂方向载荷引起的截面内弯曲应力等）所引起的。另外，管道的接头损坏也是一种常见的失效形式。当土层的出现不均匀性沉降时，会造成管道接头出现扭曲。此外环境温度的不规则变化也容易引起接头的热胀冷缩，甚至出现松脱的情况。
2.埋地管道的可靠性研究
通过以上对埋地管道的失效机理的分析可以发现，影响埋地管道使用寿命的因素有很多。因而建立关于埋地管道使用寿命的数学模型需要考虑的参数也有很多，这包括管道材料的性能参数、外部载荷的影响系数以及管道结构抗力随时间变化的关系等。而且在实际环境中，这些参数还可能发生不确定性的变化。
为此，可以运用统计学随机分析的方法，对埋地管道在规定时间及条件下的使用可靠性进行研究。通过对正处于工作状态的埋地管道进行失效随机分析，可以判断出管道目前工作的可靠性及其安全状态。同时，借助相应的可靠性分析模型，可以进一步预测埋地管道未来某一特定时间段的失效风险。进而可以对可能出现的失效提前进行防护或制定好处理措施。这样，不仅极大的提高了埋地管道的使用寿命，而且也为后期的维护工作带来了便利。
3.结论
埋地管道已经成为人类社会生产生活中一种必不可少的基础设施。本文在对埋地管道的失效机理进行详细分析的基础上，进一步对其可靠性进行了研究。希望相关研究能对确保埋地管道的安全稳定工作提供帮助。
在现代社会中，埋地管道以及成为城市生产生活中—种必不可少的基础设施。由于大部分的埋地管道都是埋藏在地下，考虑到地下各种复杂环境因素（包括湿度、温度、压力等）的影响，埋地管道会出现缓慢的腐蚀失效过程。这显然会对管道的结构及其功能造成破坏。本文主要对埋地管道的失效机理进行了分析，并就其可靠l生展开的相关研究。
前言
在现代社会中，埋地管道以及成为城市生产生活中一种必不可少的基础设施。例如，城市生活中的给水、送气管道，以及工农业生产中的灌溉、排污管道等，都属于埋地管道。而根据其各自的工作和使用环境要求，埋地管道的材质和结构也各不相同。目前常用的管道材质主要有：铸铁、钢管和塑料。其中，铸铁由于具有强度高、抗挤压变形好、可塑性强等优势，已经成为供水管材中使用最广泛的材料。而塑料管材在耐腐蚀性、抗污性、重量及适用性方面具有显著优势，已逐渐成为埋地管道中通用的管材。
但是，由于大部分的埋地管道都是埋藏在地下，考虑到地下各种复杂环境因素（包括湿度、温度、压力等）的影响，埋地管道会出现缓慢的腐蚀失效过程。如果这一情况没有得到及时有效的发现和处理，埋地管道就可能出现裂纹和破损，造成管道功能失效。为了尽量延长埋地管道的使用寿命，本文主要对埋地管道的失效机理进行了分析，并就其可靠性展开的相关研究。
1.埋地管道的失效分析
1.1失效原因
造成埋地管道失效的原因有很多，一般来说可以分为两大类载荷效应和结构抗力。其中，载荷效应主要是指各种直接或间接作用于埋地管道的载荷对管道结构造成的影响。
这些载荷既包括管道自身的负载，如管道内部介质的作用、管道自身的重量，又包含管道受到的外部负荷，如覆土载荷、温度载荷、地表堆载以及上浮载荷等。这些载荷直接或间接作用于管道，使其发生扭曲变形、结构破坏等。而结构抗力则与载荷效应密切相关。由于载荷效应对管道壁身长期、反复的破坏侵蚀，造成管道材料老化、变形、腐蚀甚至出现裂纹。这进一步造成管道自身的结构抗力下降，强度达不到设计要求。当外部载荷尚未达到管道设计强度时，管身就可能出现失效。
1.2失效阶段
和大部分机械产品的寿命周期一样，埋地管道的失效过程一般也可以分为三个阶段：
①初始使用阶段（即管道刚埋入3-5年）；
②正常使用阶段；
③失效老化阶段。在初始使用階段，管道失效的几率较高。因为在这一阶段，管道刚刚被埋入地下，其材质结构、施工布置等能否适应地下的环境要求，还具有不确定性。前期的细微瑕疵或是载荷的突然变化就可能造成管道失效。而到了正常使用阶段，管道已经逐渐适应了地下的环境及各种载荷的变化。其性能及结构抗力趋于稳定，因此失效风险较低。但是也应该注意到，这一阶段时间较长，载荷效应及结构抗力对管道性能的破坏是缓慢但逐渐累积的。
管道整体是朝着失效的方向发展。当管道进入失效老化阶段时，前期的各种损伤已经累积到临界点。在这种情况下，外部载荷的微小变化就可能造成管道结构出现不可逆的破坏。埋地管道失效的风险大大增加。这时，可以对管道进行维修、加固处理，延长其使用寿命。
1.3失效类型
通过对埋地管道大量失效形式的分析总结，我们发现其失效类型主要有以下三种：环向断裂、纵向断裂和接头损坏。其中环向断裂是最普遍的一种失效形式，表现为管身环向出现裂纹甚至断为两截。这主要是由于管道受到的切向摩擦力、纵向弯曲应力或者是温差造成的拉伸应力所造成的。而管道的纵向断裂则主要是由于环向应力（如管道内部载荷、铅垂方向载荷引起的截面内弯曲应力等）所引起的。另外，管道的接头损坏也是一种常见的失效形式。当土层的出现不均匀性沉降时，会造成管道接头出现扭曲。此外环境温度的不规则变化也容易引起接头的热胀冷缩，甚至出现松脱的情况。
2.埋地管道的可靠性研究
通过以上对埋地管道的失效机理的分析可以发现，影响埋地管道使用寿命的因素有很多。因而建立关于埋地管道使用寿命的数学模型需要考虑的参数也有很多，这包括管道材料的性能参数、外部载荷的影响系数以及管道结构抗力随时间变化的关系等。而且在实际环境中，这些参数还可能发生不确定性的变化。
为此，可以运用统计学随机分析的方法，对埋地管道在规定时间及条件下的使用可靠性进行研究。通过对正处于工作状态的埋地管道进行失效随机分析，可以判断出管道目前工作的可靠性及其安全状态。同时，借助相应的可靠性分析模型，可以进一步预测埋地管道未来某一特定时间段的失效风险。进而可以对可能出现的失效提前进行防护或制定好处理措施。这样，不仅极大的提高了埋地管道的使用寿命，而且也为后期的维护工作带来了便利。
3.结论
埋地管道已经成为人类社会生产生活中一种必不可少的基础设施。本文在对埋地管道的失效机理进行详细分析的基础上，进一步对其可靠性进行了研究。希望相关研究能对确保埋地管道的安全稳定工作提供帮助。