高压天然气管线在地质灾害下的失效分析

【摘要】：天然气管道是连接气田和市场的纽带和桥梁，因此确保管线安全运行是至关重要的。我国油气资源丰富的西部地区，泥石流、沼泽化、冻融及河流侵蚀坍岸等地质灾害时有发生。为确保输气管线在设计、施工及使用期间的安全可靠，需要对管线系统进行可靠性分析，从而为工程设计、施工和管理提供理论依据。采用数值模拟方法，利用有限元软件ＡＢＡＱＵＳ模拟了地震、沼泽、泥石流、山体崩塌等地质灾害下有覆盖土层的钢制天然气输气管线，旨在提出确保管道安全的悬空跨度和埋置深度。模型考虑了管道与周围岩土的共同工作，分为悬空管道上有覆盖土层和完全裸露两种情况。计算给出了管道危险截面上的应力和位移分布，以及它们随管道参数埋深和悬空跨度变化曲线。并指出适当加大埋深有利于悬空段上部土壤形成压力拱桥，减少对管道的压力，从而避免管道发生失效破坏。对裸露管线，危险点多出现在悬空段起始处，而不是在跨中 【作者单位】： 清华大学工程力学系 中国石油天然气集团公司规划设计总院
【关键词】： 输气管道 地质灾害 管道敷设 力学 性能 分析 研究
【分类号】：TE88
【正文快照】： 塌陷问题的力学模型本文采用目前国际上先进的有限元分析程序ＡＢＡＱＵＳ进行计算〔１，２〕，考虑了土壤单元与管壁间的接触与摩擦。由于结构与载荷在轴向与竖直方向具有对称性，因而在分析过程中采用四分之一结构。其中模拟管道采用４结点减缩积分壳单元，单元密度为环向

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