第1章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 管道沿线地质灾害类型及危害 3
1.2.1 地震断层 5
1.2.2 滑坡 6
1.2.3 崩塌 7
1.2.4 地面塌陷 7
1.2.5 地面超载 7
1.3 地质灾害下管道力学研究现状 8
1.3.1 地震断层 9
1.3.2 滑坡 10
1.3.3 崩塌 10
1.3.4 地面塌陷 11
1.3.5 地面超载 11
1.4 主要研究内容 12
第2章 跨断层埋地管道力学行为研究 14
2.1 跨断层埋地管道分析方法 14
2.1.1 跨断层埋地管道解析法 14
2.1.2 跨断层埋地管道试验研究 15
2.1.3 跨断层埋地管道数值仿真 15
2.1.4 跨断层埋地管道数值计算模型 15
2.2 走滑断层作用下软土地层管道力学研究 16
2.2.1 无压管道力学分析 16
2.2.2 压力管道力学分析 20
2.3 走滑断层作用下硬岩地层管道力学研究 25
2.3.1 无压管道力学分析 25
2.3.2 压力管道力学分析 27
2.4 逆断层作用下埋地管道力学研究 33
2.4.1 软土地层无压管道力学分析 33
2.4.2 软土地层压力管道力学分析 37
2.4.3 硬岩地层埋地管道力学分析 44
第3章 滑坡段埋地管道力学行为研究 46
3.1 滑坡地区管道应力和位移分析 46
3.1.1 泥土横向下塌时管道的理论分析 46
3.1.2 算例与分析 52
3.2 滑坡段埋地管道力学分析 54
3.2.1 滑坡段管道数值计算模型 54
3.2.2 滑坡床性质对管道力学性能的影响 54
3.2.3 滑坡体规模对管道力学性能的影响 56
3.2.4 土体性质对管道力学性能的影响 59
3.2.5 管道结构参数对其力学性能影响 62
第4章 崩塌作用下管道力学行为研究 65
4.1 落石形成条件 65
4.2 落石冲击架设管道力学研究 66
4.2.1 材料模型及失效准则 67
4.2.2 模型验证及结果分析 67
4.2.3 落石冲击有限元模型 68
4.2.4 径向冲击结果分析 68
4.2.5 纵向倾斜冲击结果分析 71
4.2.6 横向倾斜冲击结果分析 73
4.2.7 侧向偏心冲击结果分析 74
4.3 埋地管道所受落石冲击力研究 76
4.3.1 落石对地面的冲击力 76
4.3.2 埋地管道所受冲击力模型 78
4.3.3 对比分析 81
4.3.4 模型参数分析 83
4.4 球形落石冲击软土区埋地管道力学研究 84
4.4.1 数值计算模型 84
4.4.2 管道屈曲过程分析 85
4.4.3 管道参数影响研究 86
4.4.4 落石参数影响研究 90
4.4.5 落石倾斜冲击研究 93
4.5 立方体落石冲击硬岩区埋地管道力学研究 97
4.5.1 数值计算模型 97
4.5.2 仿真结果分析 97
4.5.3 管道参数影响研究 102
4.5.4 回填土参数影响研究 105
4.5.5 落石偏心冲击研究 109
4.5.6 二次冲击分析 110
第5章 地层沉陷区埋地管道力学行为研究 112
5.1 塌陷沉降区管道基本特征及力学模型 112
5.1.1 塌陷沉降区管道基本特征 112
5.1.2 塌陷沉降区管道简化力学模型 113
5.2 塌陷区埋地管道力学研究 114
5.2.1 数值计算模型 114
5.2.2 模型验证 115
5.2.3 管道参数影响研究 116
5.2.4 围土参数影响研究 121
5.3 地表沉降区埋地管道力学研究 124
5.3.1 地表沉降区埋地管道失效分析 124
5.3.2 数值计算模型 124
5.3.3 计算结果分析 124
5.3.4 管道参数影响研究 127
5.3.5 围土参数影响研究 131
第6章 地表超载区埋地管道力学行为研究 136
6.1 超载区管道数值计算模型 136
6.1.1 数值计算模型 136
6.1.2 计算结果分析 136
6.2 软土地层超载对管道力学影响研究 137
6.2.1 载荷参数影响研究 137
6.2.2 管道参数影响研究 140
6.2.3 围土参数影响研究 143
6.3 硬岩地层超载对管道力学影响研究 146
6.3.1 超载参数影响研究 146
6.3.2 管道参数影响研究 148
6.3.3 回填土刚度影响研究 150
第7章 定向穿越管道力学分析 152
7.1 定向穿越管道失效分析 152
7.1.1 定向穿越铺管技术 152
7.1.2 运营过程中穿越管道失效分析 153
7.2 孤石作用下管道凹陷行为研究 156
7.2.1 数值计算模型 156
7.2.2 数值计算模型验证 156
7.2.3 无压管道凹陷行为研究 158
7.2.4 压力管道凹陷行为研究 163
7.3 穿越管道挤毁行为研究 166
7.3.1 临界屈曲压力 166
7.3.2 无缺陷管道挤毁行为研究 167
7.3.3 凹陷管道挤毁行为研究 173
第8章 管道防护装置设计及力学行为研究 178
8.1 油气管道防护装置结构设计 178
8.1.1 定向穿越管道防护结构设计 178
8.1.2 埋地管道防护结构设计 179
8.2 带防护装置管道力学行为研究 180
8.2.1 跨断层管道力学行为研究 180
8.2.2 落石冲击管道力学行为研究 182
8.2.3 不均匀沉降区管道力学研究 185
8.2.4 穿越管道凹陷行为研究 188
8.2.5 穿越管道挤毁行为研究 190
参考文献 193