□ 冯 毅 □ 邹志豪 □ 马小明

华南理工大学 机械与汽车工程学院 广州 510640

1 研究背景

天然气运输是天然气工业的一项重要活动,管道运输是输送大量天然气最经济的方式。据统计,每185起涉及天然气的事故中,管道事故占127起[1]。我国沿海区域地下受大气降水、地下水补给、径流、蒸发、挖排影响,加之阀室的建设,改变了降雨对地下水的补给条件,地基产生了次生沉降[2]。埋地管道在地基沉降作用下应力状态产生变化,是埋地管道与管周土壤的相互作用结果[3]。沉降应力是影响阀室埋地管道安全的一个重要因素,因此进行阀室管道沉降防护技术研究,可以有效保证管道的安全运行。

Elachachi等[4]基于地质统计学对土壤空间变异性的描述,建立管土相互作用模型,研究岩层空间变异性和不均匀性对埋地管道破坏的影响。Limura[5]针对裸露、埋地、交汇三段管道分别建立模型,使变形协调在管道交汇位置,结果与实际管道应力测量值较为吻合,证明了模型的有效性。朱庆杰等[6]通过构建土地-断层-管道破坏的有限元模型,分析埋地管道破坏的主要原因,依据计算结果,得出埋管深度与管道破坏的变化规律。张一楠等[7]建立跨越段管道与埋土间相互作用的模型,使用该模型探讨跨越结构角度、土体沉降与管道应力之间的关系。Kouretzis等[8]对土壤沉降变形的特征进行理论分析,结合土壤沉降变形及变形后土壤地基隆起的特点,构建埋地管道力学分析模型。

以上学者对埋地管道的不均匀沉降行为进行了大量研究,但所建立的模型并不完全适用于阀室管道,不能作为管道防护的基础。……