滑坡作用下横向折线形埋地输气管道的力学响应北大核心

中卫—贵阳联络线K1224斜坡上的输气管道为典型的横向折线形埋地管道,受坡脚公路开挖和降雨影响,该段斜坡滑动导致管道变形。基于数值模拟和现场监测,通过管土分离的非完全耦合途径分析了不同工况下滑坡变形破坏特征和由此导致的管道力学响应。结果发现:坡脚公路开挖叠加降雨后滑坡活动加剧,管道沿坡体滑动方向水平位移尤其明显,在转折端附近出现位移突增现象;管道转折端附近应力明显大于直管段,受微地形控制的不均匀滑坡位移及其力矩作用造成管道南侧转折端附近应力集中程度最大;管道南侧转折端附近应力已接近管道材料极限应力,是该段管道最危险的部位。     

降雨条件下黏性土坡微结构动态环境能场分析

【目的】研究降雨条件下黏性土坡位移场、应变场、微结构动态环境能场的变化及对土坡稳定性的影响。【方法】通过室内土坡模型试验,用读数显微镜观测降雨前后土坡内45个测点的位移,特意选择并全程观测斜坡面(1个)、坡脚(2个)、坡底(1个)的4个测点的位移,研究侧向位移和竖向位移随时间的变化,利用反分析方法分析土坡的位移场与应变场的变化,从宏观、中观、微观角度上分析黏性土坡微结构动态环境能场及外部环境条件变化与其内在介质环境变化之间的关系。【结果】降雨条件下坡顶和坡脚处土体的损伤程度较大,最大竖向位移发生在坡脚处;用常规方法分析土坡变形时会低估瞬时变形而夸大固结变形;由斜坡面、坡脚和坡底的蠕变曲线可见,降雨初期的瞬时竖向位移和侧向位移增长较快,但随着降雨时间的延长,土坡微结构受到损伤,竖向位移和侧向位移的增长变慢,最后趋于稳定。【结论】降雨引发的土坡滑移大多数是瞬时的,土坡的蠕变既是土体损伤的过程,也是土坡微结构能量耗散的过程。因降雨劈裂力的作用,在坡顶及斜坡面上会出现裂缝,而斜坡面和坡脚是最容易诱发险情的部位。     

云南瑞丽市滑坡影响因素的统计与分析

云南瑞丽市地质灾害类型有滑坡、崩塌、泥石流和不稳定斜坡等,其中以滑坡为主、共109个.影响滑坡的因素分为自然因素、诱发因素.自然因素指滑坡的坡度、滑体岩性、滑床岩性等在自然地质条件下形成的属性.诱发因素是指引发滑坡发生的因素,主要是降雨、地震、坡脚侵蚀、坡脚开挖等影响因素.自然因素统计表明,4～14°发育的滑坡较少,15 ～40°发育的滑坡较多;滑体岩性为含砾粉土和粉质粘土;滑床岩性以片麻岩、含砾粉土、泥岩为主,砂砾粉土次之,碎石土、粉质粘土、砂岩较少.诱发因素以降雨为主,坡脚侵蚀、地震、坡脚开挖次之.最后结合影响因素给出相关的分析.     

基于FLAC3D的公路边坡稳定性及降雨入渗的影响

公路边坡的稳定性是开展高速公路建设工程安全作业的前提。针对公路土质边坡易受降雨影响而产生滑坡灾害的特点,本文采用数值模拟的方法对边坡的稳定性和受降雨入渗影响程度进行评估,在模拟中设置边坡坡比1:1.0、1:1.5和1:2.0,降雨的入渗深度设置为5 m,研究未降雨和降雨条件下的稳定性变化规律。结果表明,三个边坡模型在未降雨时比较稳定,降雨条件下稳定性安全系数明显下降;降雨入渗后不同坡比公路边坡数值模型的破坏模式存在较大差别,坡比为1:2.0的模型在降雨入渗后形成了较完整的滑动面,滑坡隐患明显;建议在公路边坡施工过程中,加强坡面防护和适当控制开挖坡比以提高公路土质边坡的整体稳定性。     

西气东输二线穿越处管道位移分析及解决方案

西气东输三线与西气东输二线管道采用并行敷设方式,在西气东输三线管道施工时,在精伊霍铁路穿越处开挖了西气东输二线管道一侧覆土,西气东输二线管道发生明显的弯曲变形。利用ANSYS软件,模拟计算暴露段管道在内压、温度、土壤压力等综合作用下产生的应力、位移,并对管道进行应力校核。结果表明:施工开挖导致暴露段管道土壤约束不平衡,侧向土压力是导致管道发生位移的主要原因。因而提出了减少位移的解决方案:采用分段开挖、回填暴露段管道另一侧土,释放管道由侧向土压力产生的应力。通过落实该解决方案,消除了管道位移风险,提高了管道安全平稳运行的可靠性。     

冻土区坡体蠕滑作用下管道应力数值计算

长输油气管道在一般地段埋地敷设,当经过季节性斜坡冻土区时,由于冻融引起的坡体蠕滑作用导致管道产生附加应力。通过安装管道轴向应变传感器可监测坡体蠕滑作用导致的管道轴向应力变化,但开展管道强度评价时,需要明确管道应变监测初始应力,由于应力检测技术多在实验室环境下使用,工程上并不成熟,目前行业内一般通过有限元建模计算方法获取管道应变监测初始应力。以涩宁兰一线某穿越斜坡季节性冻土地貌埋地管道为例,介绍了位于季节性冻土区的管道当前面临的主要风险、土体位移分布形式与位移的确定,以及季节性冻土区斜坡体位移作用下管道的受力和变形情况。采用向量式有限元方法,利用空间梁单元和非线性土弹簧模型对灾害点管道进行了数值模拟,并得到管道现状应力分布,为确定管道本体应变监测截面位置、估计管道现状应力分布及管道安全评价提供依据。     

横向管道滑坡有限元模型的建立及验证

油气管道沿线的地质滑坡会对管道安全运行造成极大威胁,管道一旦发生过量位移或受到过量应力,将产生屈曲变形甚至断裂。采用人工堆土的方法,建立了实体滑坡模型,整个模型平面形态采用圈椅形,将埋地管道当作埋地长梁,主要监测滑坡体自身表面变形、管道变形与应力、管土之间的相互作用力以及滑坡体内部力的分布形式。依据实体模型试验结果,结合弹性地基梁理论构建了横向管道滑坡的有限元模型,结果表明:在横向管道滑坡中,管道应力较大处位于滑坡宽度中央和滑坡两侧边界处。将有限元分析结果与试验监测结果进行对比,从而验证了所建模型的有效性。该模型可以用来进一步探讨滑坡对管道的力学作用。     

基于SBAS-InSAR与有限元的滑坡段管道应力计算方法

【目的】滑坡是目前造成管道失效事故的主要地质灾害类型之一,滑坡区管道运行状态监测是亟需解决的难题。【方法】提出了一种基于SBAS-In SAR遥感技术的管道上方地表位移测量方法,实现了公里级范围管道地表位移毫米级高精度监测。基于管道中心线空间坐标数据以及管道几何特征数据,结合三次样条插值算法,提出了管道三维空间路由的重构方法。考虑管道真实路由与温度、压力等工艺载荷条件,采用空间管单元与非线性管土单元建立管道应力分析有限元模型,以遥感感知滑坡位移为准确边界条件,提出了滑坡段管道应力状态计算方法。【结果】通过陕京三线良乡—西沙屯某高风险滑坡区管段2021—2022年的应用实践表明,该计算方法得到的管道应力结果与分布式应变片监测结果最大相对误差不超过16%,经评估,该段管道目前处于安全状态。【结论】该方法结合了SBAS-In SAR技术与有限元分析方法,能够准确计算滑坡段管道的应力分布情况,可以有效实现滑坡段管道应力状态的空间重构与安全评价,对于提高滑坡段管道的安全性和可靠性具有指导意义,对于其他类似工程的监测和设计也具有参考价值,同时为未来地质灾害段管道安全状态的数字孪生体构建提供了技术基...     

刺槐林边坡稳定性有限元分析

该文以刺槐林固坡为例,将根土复合体看作是由土体、根系以及土体与根系之间的接触面单元所联系起来的有机体,运用有限元方法分析了刺槐林木根系边坡的应力和变形特性,探讨了刺槐根系对边坡稳定性的影响。结果表明:无林边坡坡脚向土体内侧存在一个应力和位移的集中带,根系的存在使得有林边坡在坡脚集中带的区域范围减小;根系周围位移等值线变化剧烈,有林边坡最大水平位移发生在边坡根系分布区;斜坡中同一位置处有林边坡的垂直位移明显小于无林边坡的;边坡最大、最小主应力等值线随土层深度的增加而增加,有林边坡最大主应力、最小主应力的最大值小于无林边坡的,说明有林边坡更趋于稳定。     

细河区太平沟小学西坡不稳定斜坡稳定性分析与防治

对阜新市细河区太平沟村小学西坡不稳定斜坡采取了工程地质测绘、钻探、槽探及岩土分析等手段进行了勘查,采用费伦纽斯法确定了斜坡最危险滑动面,并采用粘分条法进行了稳定性计算。结果表明,斜坡整体出现土、岩间的滑动条件不足。但坡脚有陡坎,在现状条件下,陡坎上部土体属欠稳定状态,有产生滑动的可能性;在饱水条件下,斜坡属不稳定结构,发生滑动的可能性很大。建议采用排水工程与支挡方法相结合的方法防治滑坡的滑动。     

细河区太平沟小学西坡不稳定斜坡稳定性分析与防治

对阜新市细河区太平沟村小学西坡不稳定斜坡采取了工程地质测绘、钻探、槽探及岩土分析等手段进行了勘查,采用费伦纽斯法确定了斜坡最危险滑动面,并采用粘分条法进行了稳定性计算。结果表明,斜坡整体出现土、岩间的滑动条件不足。但坡脚有陡坎,在现状条件下,陡坎上部土体属欠稳定状态,有产生滑动的可能性;在饱水条件下,斜坡属不稳定结构,发生滑动的可能性很大。建议采用排水工程与支挡方法相结合的方法防治滑坡的滑动。     

云南陇川半成岩地层滑坡的成因机制及稳定性评价

滑坡的成因机制及稳定性评价对工程和人类活动至关重要,在对云南省陇川县新建通用机场的勘察过程中发现中型不稳定老滑坡,该滑坡对拟建的重要工程安全性产生严重的影响。通过钻探、物探、遥感等手段对该滑坡进行详细勘察,发现海岗滑坡为该地区(半成岩地层)的典型滑坡,即以流水快速侵蚀,切入坡内,形成深大冲沟,然后以冲沟为临空面,发生第1次滑动,在后期强降雨诱发下以自然边坡为临空面发生第2次滑动。在地貌上表现为"肚大口小",似瓢状,命名为"瓢把子"滑坡。该类滑坡滑带区别于一般的土质或岩质滑坡,滑带为后部高陡、中部圆滑、前部平缓的折线型。通过FLAC3D计算分析滑坡稳定性表明,在地震作用下滑坡计算剖面最大位移量为12.3mm,与天然工况相比增大了7.32倍;降雨作用下滑坡剪应变集中区主要分布在斜坡堆积体与滑床接触带附近,剪应变增大了6.25倍,充分证明该类滑坡在降雨及地震作用下极不稳定。     

棋盘洲长江公路大桥锚碇基坑施工性状数值分析

针对棋盘洲长江公路大桥锚碇基坑地下连续墙+内衬的支护形式,采用有限元软件对基坑开挖施工全过程进行数值模拟,并与现场实测数据对比,分析了基坑开挖对支护结构受力变形及周边环境的影响。结果表明,地下连续墙径向应力主要位于墙身嵌岩部分,地下连续墙环向应力曲线与径向位移曲线呈内凹形,地下连续墙环向最大应力及径向最大位移的位置随开挖而逐渐下移;在开挖0～39m时,最大值位置位于开挖面以下,开挖39～49.8m时,最大值位置位于开挖面以上;地下连续墙顶部产生向上的竖向位移,地下连续墙背土压力主要位于嵌岩段范围内,且随基坑开挖深度增加而增大;周边地表沉降主要由施工荷载导致,地表沉降在2倍开挖深度范围外基本无影响。     

黄土高原造林边坡应力应变特征及其稳定性分析

该文以刺槐林、油松林固坡为例,运用有限元方法分析刺槐和油松林边坡的应力和变形特性,探讨不同根型树种对边坡稳定性的影响。结果表明:油松能将表层土体的应力通过根系传递到深层,起到弱化浅层土体应力的作用,提高边坡的稳定性。刺槐林边坡坡脚向土体内侧存在一个位移集中带,是边坡不稳定的主要部位;在边坡偏上部出现位移集中带,最大位移也出现在边坡偏上部,是边坡变形滑动时“滑出”的位置。油松林边坡未出现上述两种情况,说明油松林显著提高了边坡的稳定性,油松根系的固土作用及增加边坡稳定性效果要好于刺槐林边坡。      

基于土弹簧模型的管道滑坡力学影响因素分析

滑坡是影响管道完整性的重要因素之一。基于土弹簧模型建立了滑坡管道有限元分析模型,考虑了管土之间相互作用的非线性特征,研究了管道内压、滑坡长度、滑坡位移、滑坡方向与管道轴向的夹角等因素对管道应力的影响。以陕京输气管道为例,分析了不同管道工况下滑坡相关因素对管道应力的影响,量化分析了垂直管道轴向的横向滑坡和平行管道轴向的纵向滑坡两种情况下的力学影响因素,得出滑坡方向与管道轴线的夹角对滑坡产生的附加应力具有重要影响,对于管道线路的完整性管理具有重要意义。研究结果可为滑坡地区管道的风险控制提供理论依据和技术参考。（图6,表1,参]5）     

油气管道悬空沉降变形失效评估

管道在实际运行过程中常常受到因沉降变形导致的外部载荷作用,而已有的管道失效评估标准与方法大多局限于内压对管体的影响.针对油气管道悬空沉降变形问题采用力学模型、有限元分析、开挖试验等方法进行了系统研究,模拟了无缺陷和含缺陷悬空管道的应力分布,结果表明,缺陷在管道底部时等效应力最大.通过开挖试验获得了最大应力点的应力变化等试验数据,验证了有限元方法用于工程实践的可行性,指出在实际工程评估中尚需考虑缺陷位置、土质等因素的影响.     

GNSS技术在地震灾区滑边坡变形监测中的应用

地震会导致大量的滑坡出现,滑坡边坡失稳会导致重大的次生灾害发生。利用GNSS技术在鲁甸地震灾区红石岩段滑坡右岸表面建立自动化监测系统,布设6套监测点,通过对数据的采集处理,对数据的坐标变形量及精度进行解算,提取出监测点的三维坐标变形量,作累计位移统计,绘制位移变化过程线,分析滑坡体表面的垂直位移和水平位移变化规律,并结合人工测缝和自动测缝实测资料以及滑坡变形监测技术要求,对滑坡体表面进行监测和分析,得出该滑坡山体稳定、没有明显趋向性变形的结论。     

黄土区管道加筋干打垒护坡防护方法

油气管道大开挖施工方法对坡面环境和植被破坏严重,途经黄土斜坡的油气管道普遍受到管沟水土流失和坡面失稳的威胁。为了提高黄土区管道坡面防护效果,以兰郑长成品油管道陕西段干线、庆阳支线为例,对管道大开挖处黄土斜坡进行病害分析,提出了三七灰土加草筋干打垒护坡方法:在坡脚设置护脚矮墙,坡面采用添加了草筋的夯实三七灰土,坡顶及平行于管道两侧布设排水沟。对35处典型黄土区管道斜坡加筋干打垒的水工工程进行效能评价,结果表明:加筋干打垒护坡的使用寿命长,防护效果良好,有较高的可行性、经济性及安全性。     

温度和不均匀沉降耦合作用下埋地管道力学性能

埋地油气管道一旦发生泄漏、爆炸等事故,其危害巨大,因此研究温度和不均匀沉降耦合作用下埋地管道的力学性能,开展安全风险评价十分重要。建立管道-地层整体模型,采用有限元分析软件ABAQUS进行非线性求解。通过间接耦合法实现温度作用和隧道开挖作用的耦合,分别模拟了不同管径、壁厚、埋深条件下的埋地管道应力应变状态,得出在不同影响因素下管道Mises应力和纵向位移的变化规律。分析结果表明:在温度变化和不均匀沉降耦合作用下,管径和壁厚对埋地管道应力应变状态有较大影响,管径越大,管道Mises应力越大,纵向位移越小,壁厚越大,管道Mises应力越大,纵向位移越大;当管道处在隧道上方时,一定埋深范围内,埋深对管道的应力应变状态影响较小,管道Mises应力和纵向位移随着埋深的增加并无明显变化;管道接口与直管连接处出现应力集中现象,实际运行过程中应注重该部位的检测和维护。     

输油管道热缩套下的腐蚀原因分析

对管道热缩套下对接环形焊缝附近爆裂的实际案例进行了分析.现场开挖发现,管道对接焊缝处均未按设计要求涂敷底漆,热收缩套在高温的作用下松弛变形进水,从而导致管道局部腐蚀严重.