娄彦鹏

大庆油田有限责任公司天然气分公司规划设计研究所

公路、铁路、航运、海运和管道运输是石油天然气主要运输方式。其中，管道运输最安全、经济，对环境破坏最小。由于管道的诸多优点，随着石油和天然气需求量和产量的增加，管道的铺设也迅猛发展。但近年来，随地质灾害频发，埋地管道的意外事故时有发生。地质灾害轻则使管道部分露出地面，影响管线运输安全；重则造成管道整体位移、悬空，导致局部变形、应力集中；最为严重的是造成管道断裂、油气泄漏，甚至发生爆炸，造成人员伤亡、财产损失、资源浪费，影响人民生活和工业生产[1-4]。

土层坍塌是一种典型的地质破坏形式，对埋地管道破坏非常巨大，可能会产生较大纵向、横向变形，造成管道断裂，对管线的正常运行构成威胁[5-12]。因此，本文在众多研究的基础上，利用ADINA有限元软件，建立土体坍塌下埋地管道的三维实体模型，研究土层坍塌段长度、宽度、管道壁厚等对管道竖向最大位移、轴向最大应变和最大有效应力的影响。

1 计算模型的建立

为了简化计算模型，本文主要考虑外界地质灾害对管道的影响，因此，在计算时忽略内压影响。文中管道为输油管道，建立及计算模型时将油品质量转化为均布荷载施加在管道上。

采用三维实体模型模拟坍塌作用下埋地管道，坍塌段与两侧土体之间有一定的间隔，坍塌段不考虑管土相互作用，使坍塌段土层瞬时发生坍塌，即在短时内使其作用在管道上，运用ADINA有限元软件建立坍塌作用下埋地管道三维实体模型，根据VonMises准则来判断管道材料是否进入屈服阶段。……