穿越断层条件下的地下管线安全性影响因素分析

摘要

我国是地震多发的国家，2001年青海省和新疆维吾尔自治区交界处昆仑山南麓发生里氏8.1级地震，其中格尔木至拉萨的地下输油管线在断层地表破裂带处严重受损。1976年唐山大地震，跨越断层区的秦京输油管线因断层运动有4处发生破坏，流失原油量达1万余t，不仅严重浪费了资源，而且对大片农田和河流造成污染，严重影响了生态环境和居民生活。所以对穿越断层的地下管线的力学分析研究具有重要的现实意义。本文对穿越断层的地下管线进行数值模拟分析，从有限元方法上研究地下管线，了解地下管线的受力情况，对于保证管线的安全运行具有重要意义，断层形式对地下管线反应确定有影响。在正断层的错动作用下地下管线易发生拉伸破坏；在逆断层的错动作用下，地下管线易出现屈曲破坏。同一加载水平下，正断层先出现危险截面。相比而言，正断层作用比逆断层的作用更加危险，破坏管线的可能性更大，在选择管线的尺寸时，尽可能地先选管径大、管壁厚的。因大管径、厚管壁的管线更加有利于地下管线抵抗断层作用，管线的埋深越大在断层的错动作用下破坏越严重。故在铺设地下管线时，在满足土壤冰冻深度、管顶最小的覆土厚度以及管线抗浮要求等前提下，优先选择浅埋。