冻结砂土层中埋地管道管土界面应力分析
2021-07-28王一民王凯勃王尊策卢召红
压力容器 2021年6期
王一民,王凯勃,徐 艳,王尊策,卢召红
(1.东北石油大学,黑龙江大庆 163318;2.中国石油 大庆石化分公司,黑龙江大庆 163714)
0 引言
寒区埋地管道由于气温长时间处于0 ℃以下,会导致埋地管道周围的土体发生冻胀现象,此时管道与土体之间的力学性能就会发生改变,严重时可能会对管道输送的安全产生不利影响[1]。因此,研究冻土地带管道与土体之间的界面应力问题,可以为保障管道运输的安全提供理论支撑。
埋地管道与土体间的相互作用一直以来被众多学者所关注。黄龙等[2]归纳了冻土区管道工程的研究现状及发展过程,总结了室内外管土相互作用的相关试验、数值模拟分析和理论分析方法。刘全林等[3]建立了管土相互作用的弹性组合模型,得出管-土接触面上不仅有正应力还有剪应力,同时考虑埋地管道埋设条件、回填介质对管土相互作用的影响,建立了管土相互作用平面问题的传递矩阵分析法。在此基础上,张坤勇等[4]考虑开挖引起的地层位移对地下管线应力和变形的影响,建立了任意载荷条件下管线的理论公式,将理论计算结果与有限元分析计算结果进行了比较,验证了解析方法的可靠性。张海丰等[5]针对埋地管道周围土压力分布规律、管道内部应力特征、管道破坏机理以及填土对管道受力状态的影响等,利用土箱模型试验研究了上述因素下的管土相互作用问题。QIN等[6]通过管土相互作用数值分析模型,利用平面应变抗剪强度参数表征了数值模型中的回填砂,考虑弹性模量随深度的变化关系,得出了一种新的关于应力-位移曲线的本构模型。……
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