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近年來中國長輸油氣管道工程蓬勃發(fā)展，由于其線狀和網(wǎng)狀分布特點，不可避免地要通過一些滑坡地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)，滑坡所導(dǎo)致的地表變形對管道的安全構(gòu)成嚴重危害。地震引發(fā)的滑坡是導(dǎo)致埋地管道破壞的重要原因之一，而埋地管道是生命線系統(tǒng)工程的重要組成部分，被廣泛應(yīng)用于輸油、供氣、供水等系統(tǒng)中，是現(xiàn)代化生產(chǎn)和城鎮(zhèn)生活的大動脈，在滑坡等地震災(zāi)害作用下，當(dāng)管道的應(yīng)力水平超過其承載能力時，管道就會失效而引發(fā)泄漏和爆炸，給人民生命財產(chǎn)造成重大損失，因此，分析滑坡作用下埋地管道的反應(yīng)規(guī)律是必要的。
近年來，國內(nèi)外學(xué)者提出了多種埋地管道的分析理論和方法，目前研究最多的是彈性地基梁和土彈簧模型。彈性地基梁主要考慮土體最終位移對管道的作用，是一種靜力分析方法，土彈簧模型主要是將土體簡化為縱向、橫向和軸向的彈性土彈簧，通過土彈簧系數(shù)變化模擬不同的土體類型對管道的作用。由于滑坡帶的埋地管道受力非常復(fù)雜，本文采用有限元分析法對西部某段滑坡帶管道受力和變形進行力學(xué)強度分析和研究，為確定安全滑坡帶長度提供理論依據(jù)。
滑坡系指構(gòu)成斜坡的巖土體在重力作用下失穩(wěn)，沿著坡體內(nèi)部的一個（或多個）軟弱面（帶）發(fā)生剪切而產(chǎn)生的整體性下滑現(xiàn)象。滑坡發(fā)生一定的地貌、地形、地質(zhì)、水文和氣候條件下，具有不同的規(guī)模，涉及范圍從幾立方米的巖土物質(zhì)小的下滑到幾平方公里的巨大滑動。處于滑坡狀態(tài)中的管道要受到泥土的下塌力作用，本身與泥土一道下滑。下塌土對管道的作用力有兩種，一種是在縱坡上向管道中線方向下塌，在管道中產(chǎn)生壓應(yīng)力、拉應(yīng)力或兩者同時發(fā)生的應(yīng)力，這是較普遍的一種；另一種是土壤垂直于管道中線或與中線成一個角度下塌，這樣的土壤作用力最為危險，此時的管道不僅受拉張作用，還要發(fā)生彎曲，在一定條件下管道可能破裂。
本文將對較常見的有一定斜坡的滑坡帶進行分析，對其應(yīng)力應(yīng)變情況進行討論。土壓力的計算是一個非常復(fù)雜、影響因素眾多的課題，比如擋土墻的剛體位移與墻身自身變形對土壓力的影響就很復(fù)雜，目前工程中常用的理論模型是郎肯理論模型。郎肯理論模型是一種比較簡單的理論模型，對于黏性土和無黏性土都可以計算。其基本原理是：處于任意深度的土的壓力強度大小與深度成正比關(guān)系，沿擋土墻呈三角形分布，根據(jù)郎肯理論模型，任意深度處的土應(yīng)力對埋地管道的側(cè)壓力為σz= zγk0(1)式中：σz—側(cè)向壓力，MPa；z—計算點距離土面的距離，m；γ—墻后的土體重度，MPa/m；k0—土的壓力系數(shù)，黏土一般取 0.5∼0.7。在斜坡泥土同時下滑的滑坡發(fā)生時，管道受到的力有管道內(nèi)壓、高壓氣體的重力（或油品的重力）、管道自身的重力、管道上方土的壓力、土對管道上下方的摩擦力以及管道下方土對管道的作用力。理論和實踐證明，在滑坡發(fā)生時，管道常見的破壞位置通常在滑動體的兩端，即管道的潛在危險區(qū)可能是在滑動體的兩端。
根據(jù)彈性力學(xué)理論，取圖中微元dx進行力學(xué)分析和推導(dǎo)�？梢愿鶕�(jù)現(xiàn)實情況對邊界條件進行設(shè)定，按照理想情況，設(shè)定兩端不出現(xiàn)位移時，斜坡埋地管道上半端受拉，下半端受壓，在管道中端處變形不存在，軸向應(yīng)力近似為零。實際上，管道的上下兩端都將出現(xiàn)位移，斜坡上的管道是上部受拉，下部受壓，應(yīng)力為零處偏移管道中端。
埋地管道受力非常復(fù)雜，一般的理論研究均需要做大量簡化，隨著有限元技術(shù)的發(fā)展，有限元法在計算埋地管道的力學(xué)分析方面具有很大的優(yōu)越性。在考慮滑坡等地面大位移對地下管道的影響時，問題的關(guān)鍵在于怎樣考慮土與地下管道之間的相互作用，隨著數(shù)值方法的發(fā)展，管土相互作用問題的研究取得了相當(dāng)大的進展。前人分別利用ADINA和ANSYS等有限元分析軟件，建立了滑坡作用下埋地管道和液化場地中埋地管道的土彈簧分析模型，考慮了管土之間相互作用的非線性特征，得到了管道的受力規(guī)律及失效因素。本文用ABAQUS有限元分析軟件，建立具有斜坡的滑坡作用下埋地管道的土彈簧分析模型，同時考慮管土材料的非線性以及大變形的幾何非線性特征，對埋地管道進行有限元數(shù)值模擬分析和研究，為現(xiàn)場設(shè)計、施工提供理論依據(jù)。
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