• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

穿越克孜尔逆冲断层的输气管道抗震分析

曹毅渊 刘爱文 王芬芬 王龙 李金臣

曹毅渊, 刘爱文, 王芬芬, 王龙, 李金臣. 穿越克孜尔逆冲断层的输气管道抗震分析[J]. 震灾防御技术, 2019, 14(1): 35-41. doi: 10.11899/zzfy20190104
引用本文: 曹毅渊, 刘爱文, 王芬芬, 王龙, 李金臣. 穿越克孜尔逆冲断层的输气管道抗震分析[J]. 震灾防御技术, 2019, 14(1): 35-41. doi: 10.11899/zzfy20190104
Cao Yiyuan, Liu Aiwen, Wang Fenfen, Wang Long, Li Jinchen. Anti-seismic Analysis of Gas Pipeline Crossing through the Kezil Thrustfault Fault[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2019, 14(1): 35-41. doi: 10.11899/zzfy20190104
Citation: Cao Yiyuan, Liu Aiwen, Wang Fenfen, Wang Long, Li Jinchen. Anti-seismic Analysis of Gas Pipeline Crossing through the Kezil Thrustfault Fault[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2019, 14(1): 35-41. doi: 10.11899/zzfy20190104

穿越克孜尔逆冲断层的输气管道抗震分析

doi: 10.11899/zzfy20190104
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51778588

中央级公益性科研院所基本科研业务专项 DQJB18B18

详细信息
    作者简介:

    曹毅渊, 男, 生于1983年。工程师。主要研究方向为油气储运。E-mail:caoyiyuan@petrochina.com.cn

    通讯作者:

    刘爱文, 男, 生于1973年。研究员。主要从事生命线地震工程研究。E-mail:liuaiwen@cea-igp.ac.cn

Anti-seismic Analysis of Gas Pipeline Crossing through the Kezil Thrustfault Fault

  • 摘要: 输气管道作为1种薄壁壳体结构,逆冲断层引起的管道压缩变形容易使其破坏。本文以大北南疆输气管道工程为例,探讨了穿越克孜尔逆冲断层的输气管道地震安全问题。在确定管道穿越处的断层倾角、设防断层位错量、表征管土相互作用的土弹簧参数以及钢管容许应变等参数后,采用壳有限元方法,分析了穿越克孜尔逆冲断层的输气管道变形反应。分析结果显示,管道在逆冲断层作用下以压缩应变为主,管道内的最大轴向压缩应变的幅值随着交角的减小而减小。在通过探槽等方法确定断层活动位置后,该管道若以小于或等于11°的交角通过克孜尔断裂,断层引起的最大轴向压缩应变和拉伸应变均在管道相应的容许应变范围内,满足相关规范的抗震要求。
  • 图  1  天然气管道在集集地震逆冲断层作用下发生的屈曲破坏

    Figure  1.  Buckling failure of gas pipeline under thrust fault movement in the Jiji earthquake

    图  2  探槽揭示的克孜尔逆冲断层位错方式

    Figure  2.  Fault movement model of Kezil thrust fault dislocation method revealed by trench

    图  3  管土相互作用的土弹簧模型

    Figure  3.  Soil spring model characterizing pipe-soil interaction

    图  4  穿越断层交角为10°时管道的轴向拉伸应变分布

    Figure  4.  Axial tensile strain distribution with the crossing fault angle of 10°

    图  5  管轴方向的应变随着穿越断层交角的变化曲线

    Figure  5.  The curve of axial pipe strain with the crossing fault angle

    表  1  3个方向土弹簧参数

    Table  1.   Three-direction soil spring parameters

    土弹簧参数 管轴方向 水平横向 垂直方向(向上) 垂直方向(向下)
    最大作用力/N·m-1 fs=1.1×104 Pu=8.8×105 qu=4.1×104 qul=2.5×105
    屈服位移/m Zu=0.004 Xu=0.058 Yu=0.018 Yul=0.051
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    表  2  管道以不同的交角穿越逆冲断层的分析结果

    Table  2.   Analysis result of pipeline crossing thrust fault with different crossing angles

    工况 交角/° 最大轴向拉伸应变/% 容许拉伸应变/% 最大轴向压缩应变/% 容许压缩应变/%
    1 0.02 0.432 1.29 -0.342 -0.75
    2 2 0.421 1.29 -0.381 -0.75
    3 6 0.399 1.29 -0.518 -0.75
    4 10 0.388 1.29 -0.661 -0.75
    5 11 0.386 1.29 -0.703 -0.75
    6 12 0.384 1.29 -0.7502 -0.75
    7 13 0.383 1.29 -0.7915 -0.75
    8 16 0.382 1.29 -0.887 -0.75
    9 20 0.383 1.29 -1.01 -0.75
    10 25 0.384 1.29 -1.18 -0.75
    11 30 0.383 1.29 -1.36 -0.75
    12 60 0.357 1.29 -2.09 -0.75
    13 90 0.340 1.29 -2.31 -0.75
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-08-17
  • 刊出日期:  2019-03-01

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