冻土区横向滑坡对埋地管道应变的影响研究

发布时间：2025-05-07 00:06

　　 为研究冻土区横向滑坡对管道应变的影响,采用ABAQUS有限元软件建立冻土区管道横向通过滑坡的模型,研究了山体高度、滑坡位移和滑坡宽度对管道应变的影响规律,得到如下结论:冻土区山体滑坡时,横穿管道所受的轴向应变主要为拉应变,最大应变在滑坡与非滑坡交界面,是危险截面;管道应变随山体高度、滑坡位移和滑坡宽度的增加而增大;冻土区管道敷设不宜超过高55 m的山体,因为该高度山体滑坡后,埋地管道可能快速发生塑性变形,山体高度对管道应变影响最大为44. 0%;低矮山体滑坡位移对管道应变影响更明显,应变增量可高达1倍;滑坡宽度对管道应变的影响最大为27. 0%,但滑坡宽度为20 m时,管道应变突增,建议每隔20m左右设置抗滑桩,山体越高,防护措施布置应更紧密。研究结果可为冻土区埋地管道的施工建设提供理论依据。

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

图1 横向滑坡管道受力情况

式中:M0为截面处的弯矩，N·m;ω为截面处的挠度，m;q(x，ν0)、q(ξ，ν0)分别为截面x和ξ处的分布密度，N/m2;E为拉伸弹性模量，Pa;I为惯性矩，m4;P为弯矩，N·m管道最大挠度发生在x=l/2截面处，根据方程(1),x=l/2截面的挠度和弯矩分别为:

图2 横向滑坡平面示意图

考虑到管道后方土体长度大于管径的5倍时，管道的极限弯曲已不明显[14]，故本文建立的模型中，管道距离后端面的距离为3.5m。管道和土体的边界条件设置如下:(1)对管道两端施加轴向约束;(2)土体基岩底面施加完全约束，土体前后两端面(非滑坡体部分)施加水平方向位移约束，土体左右两....

图3 模型验证示意图

采用山体高度40m、滑坡宽度20m、滑坡位移2m的有限元模型计算其应力变化，并将其与文献[16]所得到的滑坡条件下埋地管道的应力变化进行对比，结果如图3所示。图3中将管道内侧、外侧分别定义为路径1和路径2。从图3可以看出，本文模型应力变化与文献[16]模型应力变化趋势一致。....

图4 外侧管道应变云图

为分析山体高度对管道应变的影响[17-19]，保持滑坡宽度20m不变，设山体高度h分别为35、40、45、50和55m，滑坡位移S分别为1.0、1.5和2.0m，得到管道应变随山体高度的变化曲线，如图5所示。从图5可见:当滑坡位移相同时，管道最大应变随着山体高度的增大而增大....

本文编号：4043296