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第1章 绪论1

1.1 研究背景及意义1

1.2 管道沿线地质灾害类型及危害3

1.2.1 地震断层5

1.2.2 滑坡6

1.2.3 崩塌7

1.2.4 地面塌陷7

1.2.5 地面超载7

1.3 地质灾害下管道力学研究现状8

1.3.1 地震断层9

1.3.2 滑坡10

1.3.3 崩塌10

1.3.4 地面塌陷11

1.3.5 地面超载11

1.4 主要研究内容12

第2章 跨断层埋地管道力学行为研究14

2.1 跨断层埋地管道分析方法14

2.1.1 跨断层埋地管道解析法14

2.1.2 跨断层埋地管道试验研究15

2.1.3 跨断层埋地管道数值仿真15

2.1.4 跨断层埋地管道数值计算模型15

2.2 走滑断层作用下软土地层管道力学研究16

2.2.1 无压管道力学分析16

2.2.2 压力管道力学分析20

2.3 走滑断层作用下硬岩地层管道力学研究25

2.3.1 无压管道力学分析25

2.3.2 压力管道力学分析27

2.4 逆断层作用下埋地管道力学研究33

2.4.1 软土地层无压管道力学分析33

2.4.2 软土地层压力管道力学分析37

2.4.3 硬岩地层埋地管道力学分析44

第3章 滑坡段埋地管道力学行为研究46

3.1 滑坡地区管道应力和位移分析46

3.1.1 泥土横向下塌时管道的理论分析46

3.1.2 算例与分析52

3.2 滑坡段埋地管道力学分析54

3.2.1 滑坡段管道数值计算模型54

3.2.2 滑坡床性质对管道力学性能的影响54

3.2.3 滑坡体规模对管道力学性能的影响56

3.2.4 土体性质对管道力学性能的影响59

3.2.5 管道结构参数对其力学性能影响62

第4章 崩塌作用下管道力学行为研究65

4.1 落石形成条件65

4.2 落石冲击架设管道力学研究66

4.2.1 材料模型及失效准则67

4.2.2 模型验证及结果分析67

4.2.3 落石冲击有限元模型68

4.2.4 径向冲击结果分析68

4.2.5 纵向倾斜冲击结果分析71

4.2.6 横向倾斜冲击结果分析73

4.2.7 侧向偏心冲击结果分析74

4.3 埋地管道所受落石冲击力研究76

4.3.1 落石对地面的冲击力76

4.3.2 埋地管道所受冲击力模型78

4.3.3 对比分析81

4.3.4 模型参数分析83

4.4 球形落石冲击软土区埋地管道力学研究84

4.4.1 数值计算模型84

4.4.2 管道屈曲过程分析85

4.4.3 管道参数影响研究86

4.4.4 落石参数影响研究90

4.4.5 落石倾斜冲击研究93

4.5 立方体落石冲击硬岩区埋地管道力学研究97

4.5.1 数值计算模型97

4.5.2 仿真结果分析97

4.5.3 管道参数影响研究102

4.5.4 回填土参数影响研究105

4.5.5 落石偏心冲击研究109

4.5.6 二次冲击分析110

第5章 地层沉陷区埋地管道力学行为研究112

5.1 塌陷沉降区管道基本特征及力学模型112

5.1.1 塌陷沉降区管道基本特征112

5.1.2 塌陷沉降区管道简化力学模型113

5.2 塌陷区埋地管道力学研究114

5.2.1 数值计算模型114

5.2.2 模型验证115

5.2.3 管道参数影响研究116

5.2.4 围土参数影响研究121

5.3 地表沉降区埋地管道力学研究124

5.3.1 地表沉降区埋地管道失效分析124

5.3.2 数值计算模型124

5.3.3 计算结果分析124

5.3.4 管道参数影响研究127

5.3.5 围土参数影响研究131

第6章 地表超载区埋地管道力学行为研究136

6.1 超载区管道数值计算模型136

6.1.1 数值计算模型136

6.1.2 计算结果分析136

6.2 软土地层超载对管道力学影响研究137

6.2.1 载荷参数影响研究137

6.2.2 管道参数影响研究140

6.2.3 围土参数影响研究143

6.3 硬岩地层超载对管道力学影响研究146

6.3.1 超载参数影响研究146

6.3.2 管道参数影响研究148

6.3.3 回填土刚度影响研究150

第7章 定向穿越管道力学分析152

7.1 定向穿越管道失效分析152

7.1.1 定向穿越铺管技术152

7.1.2 运营过程中穿越管道失效分析153

7.2 孤石作用下管道凹陷行为研究156

7.2.1 数值计算模型156

7.2.2 数值计算模型验证156

7.2.3 无压管道凹陷行为研究158

7.2.4 压力管道凹陷行为研究163

7.3 穿越管道挤毁行为研究166

7.3.1 临界屈曲压力166

7.3.2 无缺陷管道挤毁行为研究167

7.3.3 凹陷管道挤毁行为研究173

第8章 管道防护装置设计及力学行为研究178

8.1 油气管道防护装置结构设计178

8.1.1 定向穿越管道防护结构设计178

8.1.2 埋地管道防护结构设计179

8.2 带防护装置管道力学行为研究180

8.2.1 跨断层管道力学行为研究180

8.2.2 落石冲击管道力学行为研究182

8.2.3 不均匀沉降区管道力学研究185

8.2.4 穿越管道凹陷行为研究188

8.2.5 穿越管道挤毁行为研究190

参考文献193