冲击载荷作用下含裂纹高压埋地输气管道的安全性评定

摘要

落石是导致埋地输气管道破坏的主要载荷形式之一．在管道压力一定的情况下，首先建立了落石、土壤和高压埋地输气管道相互作用的力学模型，对在内压和落石冲击联合载荷作用下的高压埋地输气管道的动态响应进行了有限元分析．然后对含初始裂纹的情况基于虚拟裂纹闭合技术(VCCT)获得了埋地输气管道的动态断裂参数．在落石质量一定的条件下，分别获得了无裂纹管道的峰值有效应力和含初始裂纹管道的动态断裂参数与落石冲击速度的关系曲线，并拟合出相应的函数关系．根据切线交点准则求出了落石的极限冲击速度．计算结果表明：初始裂纹的存在大大降低了埋地输气管道的极限承载能力．本工作提出的方法和结论对于高压埋地输气管道的安全运营和降低危险系数具有十分重要的意义．