季節(jié)性凍土區(qū)埋地管道遇到的最常見問題是凍融循環(huán)引起的管道凍脹與融沉,不僅給管道帶來附加應力與變形,而且在特定的條件下容易造成破壞,引起嚴重災害。通過ABAQUS軟件對跨斷層埋地管道與土壤系統(tǒng)進行熱力耦合數(shù)值模擬,建立凍融循環(huán)情況下管-土相互作用模型,分析斷層兩側土壤性質相同與差異情況下管道應力分布規(guī)律。當斷層兩側土質相同時,管道總應力與軸向應力在最高或最低溫度下都接近于相同,但是當斷層兩側土壤性質不同時,管道最大應力與最大軸向應力明顯大于斷層兩側土壤性質相同時的應力,且均出現(xiàn)在距離斷層一定位置處。管道內(nèi)部承壓會導致相應的最大總應力和軸向應力增加,同時低溫和高溫時的最大應力差值變化規(guī)律改變。斷層處埋地管道土壤回填時宜采用相同或者漸變的土質,否則應采取特殊的抗凍脹措施,對斷層錯動與斷層兩側土壤性質差異同時出現(xiàn)時的管土作用機理與災害預估需進一步研究。 

【文章來源】：自然災害學報. 2020,29(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

有限元模型

土體頂面隨大氣溫度變化,假設最高溫度為9.2℃,最低溫度為-12.8℃。所考慮年份內(nèi),為了便于分析,考慮輸送介質恒溫,即管道保持恒溫7.5℃。通過有限元模擬得到最高地面溫度時土體溫度場如圖2,最低地面溫度時土體溫度場如圖3,其中(a)為土1溫度場,(b)為土2溫度場。從圖2和圖3可以看出,在地面溫度達到最高溫度9.2℃時和最低溫度-12.8℃時,總的來說,管道周圍溫度線比較密集,溫度梯度較大,距離管道較遠處溫度線比較稀疏,溫度梯度較小。圖3 地面最低溫度時土壤溫度云圖

地面最低溫度時土壤溫度云圖

【參考文獻】：
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博士論文
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