中国安全科学学报

作者：滕振超, 周亚东, 池林林, 刘晓燕, 李正巍, 刘博

单位：1 东北石油大学 土木建筑工程学院,黑龙江 大庆 163318；2 中国地震局工程力学研究所 地震工程与工程振动重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150086

关键词：单元生死技术,埋地管道,塌陷过程,管土分离,土体流失

基金：国家自然科学基金资助(52076036); 中国地震局工程力学研究所基本科研业务费专项资助项目(2020007)

为解决埋地管道塌陷发育过程中管周土动态流失的非线性问题,首先,采用数值分析方法构建穿越塌陷区的管-土非线性耦合模型,并应用单元生死技术模拟土体流失过程;其次,依托试验实测数据及规范验证模型,分析不同塌陷阶段埋地管道的应力变形特征;然后,研究埋地管道遭受土体塌陷作用下的破坏机制,确定埋地管道的控制应力及危险截面;最后,通过分析管土接触,探讨管土相互作用揭示埋地管道塌陷动态演化过程及力学特征。结果表明:轴向应力为控制应力,跨中管底为控制点,跨中截面为危险截面,过度的拉应力是埋地管道失效的主要原因;证实管土分离现象的存在,且在塌陷深度达到48 mm时管土分离;随着塌陷过程的进展,管-土结构从开始变形到埋地管道受拉破坏的全过程分为3个阶段,即顶部受压阶段、过渡阶段和底部受拉阶段,塌陷深度80与160 mm为分界点;塌陷深度达到59 mm时,管顶应力在跨中位置处实现谷值到峰值的转变;塌陷深度达到80 mm时,摩擦应力出现。

来源：2024年第6期

《中国安全科学学报》期刊编辑部

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