本文關(guān)鍵詞：濕陷性黃土場地上油氣管道水毀特征研究

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【摘要】：澀寧蘭一線約有414.5km的管線敷設(shè)于黃土上,該區(qū)域的黃土大都具有較強(qiáng)烈的濕陷性,濕陷性黃土在季節(jié)性降雨及壓力作用下極易出現(xiàn)水毀等各種地質(zhì)災(zāi)害。水毀往往會造成管道裸露、懸空、甚至拉裂的情況,因此需要格外重視�；诖�,本文做了如下研究工作:根據(jù)實(shí)地調(diào)查,對三類不同的管道水毀進(jìn)行初步分析,辨識其敏感因子。建立三種不同的管道力學(xué)模型,推導(dǎo)應(yīng)力計算簡式。利用ABAQUS大型有限元軟件,建立較為常見的管道水毀災(zāi)害的模型:土體沉陷所形成的懸空管道和河水沖擊作用下的管道。對于懸空管道,首先模擬計算得到模型中管道極限懸空距離約40m,繼而選取節(jié)點(diǎn)得到管道應(yīng)力場分布規(guī)律;然后改變參數(shù),計算管徑、壁厚、外徑、埋深、內(nèi)壓等參數(shù)對管道應(yīng)力、應(yīng)變及位移的影響,通過計算得到埋深、壁厚、外徑對其影響較大,內(nèi)壓影響較小。對于河水沖擊作用下的管道,首先模擬計算得到懸空長度為60m時,管材失效時的極限水流速度約為7m/s,選取節(jié)點(diǎn)得到管道應(yīng)力場分布規(guī)律;接著改變參數(shù),定量計算管徑、壁厚、外徑、埋深、內(nèi)壓、管土摩擦系數(shù)等參數(shù)對管道應(yīng)力、應(yīng)變及位移的影響。通過計算得到壁厚、外徑對其影響較大,摩擦系數(shù)、埋深、內(nèi)壓則影響較小。文章最后部分,以標(biāo)準(zhǔn)砂,石灰,水泥,水玻璃作為改良材料,得到改良材料在不同配比條件下以及不同壓實(shí)系數(shù)下黃土的濕陷性大小。結(jié)果表明:改良黃土均能較大程度地降低黃土的濕陷性,在一定的壓實(shí)系數(shù)條件下,黃土濕陷性基本消除,可以滿足安全需要。從改良效果來看,水玻璃改良效果最好,石灰及水泥次之,標(biāo)準(zhǔn)砂最差。
【關(guān)鍵詞】：濕陷性 管道水毀 管土相互作用 水毀模型 改良材料
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE973;TU475.3
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 黃土濕陷性的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 水毀的研究現(xiàn)狀13
• 1.2.3 管土作用模型研究13-17
• 1.2.4 黃土結(jié)構(gòu)改良研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 研究內(nèi)容和研究方法18-19
• 第2章 澀寧蘭一線油氣管道水毀機(jī)理研究19-27
• 2.1 坡面水毀機(jī)理20-22
• 2.2 河溝道水毀機(jī)理22-25
• 2.3 臺田地水毀機(jī)理25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 力學(xué)模型的建立27-42
• 3.1 懸空管道27-31
• 3.1.1 管道下方土體濕陷量計算27-28
• 3.1.2 懸空管道的應(yīng)力分析及計算28-31
• 3.2 河溝道水毀31-36
• 3.2.1 河溝道水毀力學(xué)分析模型31-33
• 3.2.2 解析方法計算33-36
• 3.3 坡面水毀力學(xué)模型36-41
• 3.3.1 管道強(qiáng)度計算36-38
• 3.3.2 管道抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算38-39
• 3.3.3 管道抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算39
• 3.3.4 土坡穩(wěn)定39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 懸空管道有限元建模及結(jié)果分析42-53
• 4.1 管道失效的判別依據(jù)42-43
• 4.2 管道主要荷載及計算43-44
• 4.3 算例44-46
• 4.3.1 模型參數(shù)44-45
• 4.3.2 建模過程45
• 4.3.3 計算過程45-46
• 4.4 結(jié)果與分析46-48
• 4.4.1 管道應(yīng)力分布規(guī)律46-47
• 4.4.2 極限懸空距離47-48
• 4.5 影響因子分析48-52
• 4.5.1 管壁的影響48
• 4.5.2 懸空長度的影響48-49
• 4.5.3 外徑的影響49-50
• 4.5.4 埋深的影響50-51
• 4.5.5 內(nèi)壓的影響51-52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 第5章 河溝道典型水毀有限元建模及結(jié)果分析53-67
• 5.1 管道失效的判別依據(jù)53
• 5.2 管道主要載荷及計算53
• 5.3 算例53-54
• 5.3.1 模型參數(shù)53-54
• 5.3.2 建模過程54
• 5.3.3 計算過程54
• 5.4 結(jié)果與分析54-57
• 5.4.1 應(yīng)力-應(yīng)變-位移分布規(guī)律55-56
• 5.4.2 極限最大水流速度56-57
• 5.5 影響因子分析57-65
• 5.5.1 懸空長度的影響57-58
• 5.5.2 壁厚的影響58-60
• 5.5.3 埋深的影響60-62
• 5.5.4 外徑的影響62-64
• 5.5.5 管土摩擦系數(shù)的影響64-65
• 5.5.6 內(nèi)壓的影響65
• 5.6 本章小結(jié)65-67
• 第6章 黃土濕陷性的結(jié)構(gòu)改良方法研究67-72
• 6.1 材料選取和試驗(yàn)方法67
• 6.1.1 材料選取67
• 6.1.2 試驗(yàn)方法67
• 6.2 制樣67-69
• 6.2.1 重塑土的制樣67
• 6.2.2 改良土的制樣67-69
• 6.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析69-71
• 6.3.1 重塑土在不同壓實(shí)系數(shù)下的濕陷系數(shù)69-70
• 6.3.2 改良黃土在不同壓實(shí)系數(shù)下的濕陷系數(shù)70-71
• 6.4 本章小結(jié)71-72
• 第7章 結(jié)論和展望72-74
• 7.1 工作總結(jié)72-73
• 7.2 展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-80
• 附錄A：攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：592130