管道穿越地震断层管土耦合大变形壳模型的应变响应规律研究

摘要

考虑薄壳大变形和管土耦合相互作用,针对地震断层两侧场地相同和场地相异及中间含有破碎带等不同条件建立壳单元有限元分析模型.采用大变形壳有限元方法分析X80钢大口径油气管道穿越地震断层的应变响应.计算中考虑管道与土体的非线性,系统分析相应场地条件下管道壁厚、埋深、破碎带宽度、位错量、管道与断层管道交角等因素对管道应变响应的影响规律和变化曲线.比较以上不同参数变化条件下管道地震应变反应特征,分析各影响因素的灵敏度大小并总结其变化规律.研究结果表明:断层破碎带越宽,地震断层作用下管道产生的轴向变形越小,对管道的抗震越有利.同时得出,当断层两侧土体性质相异时,大口径油气管道更易发生较大的变形,其最大应变发生部位在管道与断层较硬一侧交汇处,应变响应也更加剧烈.