滑坡区埋地管道变形破坏的临界判据与敏感区段研究

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1、分类号密级中国地质大学（北京）博士学位论文滑坡区埋地管道变形破坏的临界判据与敏感区段研究１４１６学号：３００５００研究生：席莎专业：环境科学与工程研究方向：地质环境与工程指导教师：文宝萍教授２０１８年１２月声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果，除文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得中国地质大学（北京）或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在。与我论文中作了明确的

2、说明并表示了谢意。昂＾签名：岸日期：膽４关于论文使用授权的说明本人完全了解中国地质大学（北京）有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。□保密（年）（保密的论文在解密后应遵守此规定）＾＾＾卩，冲签名：＾导师签名：６曰期：難）分类号密级中国地质大学（北京）博士学位论文滑坡区埋地管道变形破坏的临界判据与敏感区段研究学号：3005140016研究生：席莎专业：环境科学与工程研究方向：地质环境与工程指导教师：

3、文宝萍教授2018年12月ADissertationSubmittedtoChinaUniversityofGeosciencesforDoctoralDegreeStudyonDeformationandFailureCriterionandSusceptibleZonesforBuriedPipelinesacrossLandslidesPh.D.Candidate:ShaXiMajor:EnvironmentalScienceandEngineeringStudyOrientation:Geologicalenvironmentandengineeri

4、ngDissertationSupervisor:Prof.BaopingWenChinaUniversityofGeosciences(Beijing)摘要滑坡是威胁油气管道安全最常见的地质灾害类型。滑坡作用下油气管道安全状态是地质工程领域科学研究的热点和难点问题之一。基于不同条件下管道变形破坏与滑坡发育特征的相互关系，探寻滑坡区管道变形破坏规律，建立管道变形破坏临界判据，不仅在管道与滑坡相互作用研究中具有显著的科学意义，而且对指导拟建管道设计、在役管道安全评估和管道安全防护对策制定等具有重要的实用价值。为系统研究滑坡作用下埋地管道变形破坏规律、建立管道变

5、形破坏的临界判据，本文以黄土高原区西气东输一线、二线和中卫-贵阳联络线K1224滑坡为研究区，在梳理、总结研究区滑坡地段管道变形破坏与滑坡发育特征关系的基础上，构建不同类型滑坡—管道模型，采用完全耦合和非完全耦合数值模拟方法，研究滑坡作用下管道力学响应规律，建立不同类型滑坡区直线型管道变形破坏临界判据，确定折线型复杂管道对滑坡作用的敏感区段，并用典型案例验证临界判据和敏感区段的有效性。基于横向滑坡的数值模拟结果显示，滑体轴部和两侧边界附近管道应力集中。管道应力与滑坡位移、管道径厚比、管道内压正相关，与滑坡宽度负相关。管道应力对滑坡位移、管道径厚比、管道内压和

6、滑坡宽度的敏感性依次降低。得到了西一线、西二线管道在最不利壁厚（14.6mm/15.3mm）和内压（8MPa）条件下，不同宽度滑坡中管道变形破坏的临界滑坡位移值和不同滑坡位移下管道变形破坏的临界滑坡宽度值。基于管道应力对四项因素的响应规律和量纲分析原理，提出管道最大应力预测公式。典型案例验证结果显示基于临界判据所得评价结果与实际情况吻合度较好。基于纵向滑坡的数值模拟结果显示，坡顶和坡脚附近管道应力集中。滑坡位移、滑坡长度、管道径厚比、管道内压四项因素中任意三项固定时，管道应力与另一项因素正相关。管道最大拉应力与最大压应力均对滑坡位移最为敏感。得到了西一线、西

7、二线管道在最不利壁厚（14.6mm/15.3mm）和内压（8MPa）条件下，不同长度滑坡中管道变形破坏的临界滑坡位移值和不用滑坡位移下管道变形破坏的临界滑坡长度值。基于管道应力对四项因素的响应规律和量纲分析原理，I提出管道最大应力预测公式。典型案例验证结果显示基于临界判据所得评价结果与实际情况吻合度较好。K1224滑坡折线型复杂管道数值模拟结果显示，滑坡区内管道各向位移趋势与滑坡一致，管道转折端附近应力量值明显大于直管段，受微地形控制的不均匀滑坡位移及其力矩作用造成管道南侧转折端附近应力集中程度最大。管道转折端及其附近管段是管道力学响应的敏感区域，是管道安全

8、评价和安全防控重点关注的区域。现场监测数据及局部暴露