地震对埋地油气管道的风险分析与对策

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1、学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学报)2014年8月第36卷第8期JournalofOilandGasTechnology(J．JpI)Aug．2014Vo1．36No．8地震对埋地油气管道的风险分析与对策何祖祥，刘梓舟(中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊065000)葛成吉，于常福(中国石油天然气管道局第四工程分公司，河北廊坊065000)刘Ji，欠(中国石油天然气管道局第二工程公司，河北廊坊065000)[摘要]油气管道在国民经济生活中扮演重要角色，地震风险会

2、对这些管道造成破坏性影响。在潜在地震发生地区，考虑地震设计是非常重要的。提供了油气管道在地震波、活动断层、永久地面变形等不同的地震事件下的抗震设计的指导性做法，并给出了不同地震事件下可采纳的措施，以阻止管道在这些地震风险下失效。[关键词]地震；油气管道；地震波；断层；液化；永久地面变形[中图分类号]TE973．1[文献标志码]A[文章编号]1000—9752(2014)08—0251—04油气管道因其重要性常被人们誉为生命线，其失效将对日常生活造成重要影响，所以维持这些生命线的完整性非常重要。对于任何

3、管线设施的设计而言，抗震设计是重要的考虑因素，因为地震所导致的如管道断裂泄漏将直接影响到公众生活及生态环境。笔者阐述了地震发生情况下管道可能的风险及可采取的措施，以便把地震风险对管道造成的影响降低到最小。1地震对埋地管道的风险分类地震对埋地管道风险可以分为地震波和地面变形两类。地震波的风险主要是震中能量释放所产生的地震波对管道的影响；地面变形的风险有断层、滑坡及土壤液化产生的浮力影响等。2管道抗震设计包含的步骤管道抗震设计所采包含的步骤如下：①根据设计理念，建立地震事件下的管道采用的评价标准；②管道沿

4、线潜在的地震区域及荷载的识别；③使用应力分析和有限元方法计算当前管道的抗震性能；④选择适当的施工措施和消减策略；⑤在管道设计和施工阶段实施这些策略。3地震对埋地管道的风险分析3．1地震波传播当地震发生的时候，地震波从震中传出并表现为强烈的地面震动。地面震动由体波和面波两类波型组成。体波随地壳传播，面波沿地表传播，面波衰减速度比体波慢。地震波在土壤中传播，引起土壤形变，使埋在其中的管道发生变形而可能造成破坏。这种土壤形变不是永久性的，土壤仍保持着完好性(图1)。在地震波传播过程中，地震动峰值加速度和动峰

5、值速度是影响管道的主要参数。因为管道的弯曲应变相对要小，轴向应变是唯一要考虑的值。轴向应变取决于地面应变、地震波长和土壤与管道间的作用力。[收稿日期]2o14一O6—22[作者简介]何祖祥(1978一)，男，2001年武汉大学毕业，工程师，现主要从事长输管道的线路设计工作。学兔兔www.xuetutu.com油气管道工程2014年8月将地震波作J+】下管道所产生的最大轴向应变与操作条件下南内压、温差引起的轴I】应变进行组合，对该值与管道材料的容许拉伸应变、容许压缩应变值进行比较，应川失效标准对最大的轴

6、向应变与进行验证，并检查_其是_甭在允许的范罔内。来确定是否采取抗震措施。3．2活动断层活动断层指两部分不连续的地块间发，的相对移动，这种微小的移动可能『夫1为地震或者长时问的变化而突然发生。地面的位移取决于地质情况、断层类型、地震城级及其离震Ifl的距离等凶素。图1地震波传播效应断_『『根据板块滑移方或者相对地表的倾角分为：正断层、逆断层_不1】走滑断层(网2)。某些情况下．断层可能南升降和1平移运动两种类型的组合。断层移动下管道的状态取决于管道特忭(如管径、材质)、管道与断层间的交叉角度、有效的非

7、锚同长度和土壤特等(}冬13)。正断层走滑断层逆断层l【F断层及逆断通常会造成埋地管道的压力神1托力增大，走滑断层将根据图2断层类型管道与断层的穿越角度而产生压力或者断层区域图3断层移动下管道状态拉力。两者比较来说，逆断层导致管道发生压弯效果，因此埋地管道对逆断层的产生效果更为敏感。通过汁算活动断层错位引起的管道最大拉伸、压缩应变，与管道抗断的轴向容许拉伸应变、压缩应变值进行比较，来确定是否采取抗震措施。应变计算帮助设计人员来选择合适的应对措施从而在断层移动的情况下减少管道的失效风险。3．3土壤液化产

8、生的浮力地震震荡造成孑L隙水的压力增大，降低了土壤的剪力强度，减小沙粒表面张力，产生土壤液化。通常，巾到大等级的地震容易发生液化。液化主要取决于土壤饱和度、孔隙水压力、沙的粒径及压实度等【六1素。埋地管道将因为土壤液化而产生浮力，这种现象常发生在有潜在液化可能的泛洪平原，河口等区域。当管道敷设在水位线以下(或液化线以下)所产生的浮力超过管道向下的重量(介质重量，覆盖的学兔兔www.xuetutu.com第36卷第8期何祖祥等：地震对埋地油气管道的风险分析