横向滑坡作用下埋地管道静力学与数值模拟对比分析
2021-02-25王荣有张家铭
科学技术与工程 2021年1期
王荣有,张家铭,王 聪
(中国地质大学(武汉)工程学院,武汉 430074)
近年来,随着工业化进程的不断加快,世界各国对石油天然气等能源的需求量不断增加,长输油气管道工程飞速发展,目前已成为该类介质的重要输送手段。但在管道运营过程中,滑坡地质灾害对管道的安全构成了严重的威胁[1]。其中横向滑坡(滑坡滑动方向与埋地管道走向垂直)对埋地管道造成的威胁最大,在这种作用状态下,埋地管道不仅受到拉压作用力,还受到剪切作用力。因此,对横向滑坡作用下埋地管道的受力分析是极其重要的。
中外学者对于埋地管道在滑坡作用下的力学行为进行了深入的研究,Challamel等[2]、Mahdavi等[3]曾利用一种复合的模型对管-土相互作用进行了探讨;O’Rourke等[4]运用Ramberg-Osgood幂指数硬化模型对山体滑坡区域内发生偏移管道的力学模型进行了研究;张坤等[5]利用“Bow-tie”管道塑性变形计算模型,对管道在径向挤压和管内泄漏余压作用下的塑性变形进行分析计算,计算管道挤压所需载荷量;王磊[6]、谢强等[7]、Liu 等[8]、尚玉杰等[9]利用Winkler弹性地基梁模型,推导了横向滑坡作用下管道变形和内力的解析解,且用有限元模拟方法研究了管道受力变形的特性;陈利琼等[10]、薛景宏等[11]运用数值模拟软件,分析了埋地管道穿越滑坡时的应力应变分布规律,并研究了土壤性质、管道外径、壁厚、内压和管材等因素对管道应力应变的影响。此外,将朗肯土压力理论和地基学原理引入滑坡作用下埋地管道力学响应分析,建立横向滑坡作用下管道受力模型也是一种比较合理的尝试[12]。……
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