浅谈冻土地基的处理方法

在冻土地区修建结构物,除了要满足非冻土区结构物所要满足的强度与变形条件外,还要考虑以冻土作为结构物地基时,其强度随温度和时间而变化的情况。所以采用什么样的防冻胀和融沉措施来保证冻土区结构物地基的稳定,是关系到冻土区工程建设成败的关键所在。冻土基地对结构物的影响主要有冻胀和融沉两种破坏形式,因此,冻土地基应从保持冻结和允许融化两种状态分别进行处理,以保证冻土区结构物的安全和正常使用。     

漠大管道在沿线多年冻土区的位移监测

针对漠大管道在沿线多年冻土区面临的冻胀融沉灾害,提出了基于全站仪测量的管道位移监测技术。详细介绍了管道位移监测原理,设计了基准桩和标志桩结构,采取了3项措施保证基准桩的稳定。在漠大管道漠河首站-加格达奇泵站区间,选取了9个高风险区,安装了62套管道位移监测装置。2010年11月9日管道投产前采集了初始数据,2010年12月-2011年6月完成了5次数据采集,对监测数据进行分析发现:监测段管道未受到冻胀灾害的影响,部分监测段管道受到融沉灾害的影响。验证了该技术的可行性和有效性。     

基于IMU数据的冻土区管道融沉风险段识别方法

惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)可检测得到管道全线的弯曲应变海量数据,但目前缺乏高效利用IMU数据进行管道定量评价的方法.为此,提出一种基于IMU应变检测数据的冻土区融沉风险段管道识别方法,其主要包括IMU应变数据预处理方法,即数据对齐和弯头、凹陷、三通等非融沉段大应变特征识别...     

冻土地区勘察在管道设计工作中的重要性

分析了冻土及地基土冻胀和融沉对管道的影响,阐述了在冻土地区管道勘察的重要性,介绍了冻土地区管道勘察的步骤和方法.指出冻土地区管道勘察与常规管道勘察的区别在于试验量大、精度要求高,需要评判和确定的各项因素指标多,勘察周期长且勘察的时间和方式有特殊限定,建议4～5月和10～11月是分别勘察冻结深度和融化深度最大值的最佳时间.     

冻土沼泽地区的管道维抢修方法

为增强冻土沼泽地区的管道应急抢险能力,根据冻土沼泽的特点,提出了一套包括挖渠布栏、浮船拖拽、彩钢板道路、沉箱支固的冻土沼泽管道维抢修方法.其中,在拦油渠内布设围油栏,通过两层甚至多层挖渠布栏,在层间挖设集油坑将汇集的油品集中抽至储油囊回收的方法为国内外首次采用.结合管道冻土沼泽地区植被丰富,承载力强的特点,自行制作旱船,解决了大型设备进场难的问题.结合管道维抢修实际需求研制的新型钢制沉箱,可折叠、易运输,而且能够有效地支固作业坑和防水.该套方法的可行性在漠河-大庆原油管道沼泽地区的维抢修演练中得到了验证.     

漠大管道及其多年冻土区域地质灾害风险

漠大管道途经我国纬度最高、极端温度达-52.3℃的高寒地带,是我国第1条完全意义上穿越永冻土区域的大口径长输原油管道,所经过的漠河-加格达奇大杨树段共计440km的管道穿越大兴安岭多年冻土区域,包括连续冻土、不连续冻土和岛状冻土。管道沿线地势北高南低,北部地形起伏较大,沿线为大兴安岭低山、丘陵及河谷地貌,南部为松嫩平原,地形平坦开阔,地理环境复杂,极易发生冻胀融沉、崩塌、热融滑坡、水毁冲蚀(坍岸)等地质灾害。分析了漠大管道穿越冻土区域所面临的热融滑坡、冻胀、融沉以及弯曲、翘曲等特有的地质灾害风险,提出了灾害管理和风险应对措施的建议。     

融沉位移作用下X65管道的应变响应

冻胀融沉引起的土壤位移会对埋地管道的结构安全造成重大威胁。基于非线性有限元程序ABAQUS,采用INP编程语言建立融沉位移作用下管道应力应变响应的参数化数值求解模型,并试验验证了模型的准确性。通过影响因素分析,探究了管道的应变分布特性。结果表明：对于穿越多冰冻土区的X65管道,在融沉区宽度较小的情况下,管道内最大轴向应变位于融沉区中心,管道拉应变大于压应变,整体受拉;当融沉宽度大于60 m时,管道随地表一同融沉,管道最大应变体现为弯曲应变,最大应变位于融沉区边缘,融沉区宽度增加不会对管道应变产生明显影响。因此,在冻土融沉区地灾监测中应重点识别融沉区范围,对于小范围融沉,需要对融沉区中心和边缘应变状态加以监控;对于60 m以上融沉区,则需要对融沉区边缘加以监控。（图9,参23）     

冻土区保温管道补口结构的保温性能

开展冻土区管道的建设,需要在寒冷的环境下进行施工,硬质聚氨酯保温瓦块避免了低温发泡的问题,但也存在施工效率低、不能保证保温效果的问题。将柔性保温材料二氧化硅气凝胶保温毡、聚乙烯泡沫塑料引入补口保温层结构,用以提高施工效率,改善保温效果。在不同的工作管温度下,对3种补口保温层结构的导热系数、热流密度、外表面温度分布进行了研究,结果表明:115 mm硬质聚氨酯泡沫塑料的导热系数、热流密度最小;二氧化硅气凝胶保温毡可以改善聚氨酯保温瓦块补口外表面的温度分布;"聚乙烯泡沫+二氧化硅气凝胶保温毡"保温结构的保温性能可以满足工程需要,施工性能较好,可用于寒冷环境下的管道保温补口施工。     

冻土区埋地油气管道管沟融陷机理

为了治理冻土区埋地油气管道管沟融陷工程病害,通过对管道病害现场调查,结合现场地质勘探、含水量试验测试及管周土体温度监测,分析了融陷病害的发生机理,并结合管沟融陷形成因素,提出了相应的防治措施。结果表明:冻土区埋地油气管道管沟融陷病害的发生与地层土质、土体含冰量、冻土类型、管道热扰动及施工方式等因素有关;冻土区埋地油气管道的敷设应选择合理的施工季节,综合分析冻土环境因素,确定合理的管道埋设深度,设置管道隔热保温措施,加强管道运行状态监测和科学管理,从而保证管道安全运行。研究成果可为冻土区埋地油气管道的设计、施工及安全运营提供借鉴。     

冻土区输油管道工程基础稳定性研究

寒区管道基础设计和施工必须考虑沿线的地形和环境条件对冻胀和融沉,以及相应的管道工程基础和结构整体性的影响.输油管道工程需要充足的科研投入、论证及决策时间.在此基础上,采用一系列创新设计来保护(或预先融化)冻土,抑制融沉.这些研究围绕的关键问题是温热及环境温度油管在多年和季节冻土中的水热效应、差异性冻胀及融沉所导致的管道变形破坏.这些研究对可能出现的问题进行及早发现、充分理解、正确预测以及最终合理的设计、施工和维护至关重要.     

多年冻土地区长输管道工程地质选线

通过分析我国东北地区多年冻土的分布特征及冻害现状,结合线状工程经过多年冻土地段的病害及冻害发展趋势分析,提出了多年冻土地区长输管道选线应注意的工程地质问题,以及管道工程建设需采取的防治措施,对拟建的中俄管道工程地质选线具有指导性意义。     

冻土退化对格拉管道运行的影响及其防治措施

分析了青藏高原冻土地温的变化规律,指出随着青藏高原气候变暖致使格拉管道沿线冻土退化加剧,多数管段的埋设位置已不再是含水量小、冻胀和融沉敏感性较小的"弱冻胀层"。针对格拉管道途经区域冻土承载能力下降,管道融化下沉加剧,季节融化层加厚,冻胀量和冻胀力增大等不稳定因素,提出应加强管道沿线的地质勘查和冻土区域管段的泄漏监测,建立并实施定期清管及巡线制等相应的防治措施。     

多年冻土地区油气管道工程建设

针对多年冻土地区修建油气管道会受到冻土稳定性的影响,以及由冻胀、融沉带来的其它工程冻害问题,从多年冻土地区的管道敷设、管道伴行道路建设和站场场地的选择几方面提出了冻害治理的措施,对我国多年冻土地区油气管道工程的建设,尤其对拟建的中俄原油管道工程具有积极的指导意义。     

冻土区埋地热油管道土壤融化圈特征数值分析

根据相变瞬态温度场的控制微分方程,应用Galerkin法推导出计算温度场的二维有限元公式,对中国东北多年冻土区运行30年的加热输油管道土壤温度场(融化圈)进行了计算分析和比较。计算结果表明,对于15℃的油温,管顶之上的土壤在管道运行的第1年就达到热平衡状态,同时土壤融化速率在第1年达到最大,随后4年时间里迅速减小,第5年后融化速率变化趋于稳定;管道运行一定时间后,管道周围的融化圈在土壤中随冷暖季节的变化呈交替式的扩展;在管道运行30年后,管底下融深可达到10m以上,这将引起基础融沉、管道变形及多年冻土环境破坏等问题,需引起工程部门的高度重视。     

油气长输管道的抗震问题

介绍了美国与日本的油气长输管道抗震研究概况。分析了我国油气长输管道抗震的发展和存在的问题,根据分析结果提出了我国油气长输管道抗震需要开展研究的一些问题。     

管道建设的基本规律

目前 ,世界上建成的各种管道的长度已超过 2 50× 1 0 4km ,原油、成品油和输气管道的建设与发展已有规律可循。遵循管道建设的规律 ,可以减少决策失误和经济损失。管道是为社会输送能源的工具 ,经济体制的转变为管道的建设和发展创造了有利条件。当前所进行的管道建设 ,从建设规模、输送介质、服务社会的深度和工程难度 ,与计划经济时期有着本质的区别 ,为此 ,管道建设者和管理者必须转变观念 ,努力探索不同于计划经济时期管道建设的基本规律 ,开创社会主义市场经济体制下管道建设的新局面     

利比亚西部管道工程线路设计

介绍了利比亚西部管道工程线路设计中管子壁厚选择、应力分析、固定墩设计、水工保护、试压介质、作业带布置等方面的设计内容,指出了该工程线路设计与国内其它管道设计的不同点,设计经验可为以后的类似工程设计提供借鉴.     

格拉输油管道存在的技术问题

格拉输油管道存在的各种技术问题主要是管道防腐绝缘保护层损坏老化严重；全线阴极保护处于失效状态；站内管道焊缝缺陷严重；站外管道穿越公路段和穿跨越河流段成了管理上的薄弱处；高原冻害对管道安全造成严重威胁；高原季节性洪水威胁管道安全；高原的建设发展使管道的生存环境变得严劣。针对这些问题提出了具体措施。