国家重点专项（2016YFC0802100）“油气长输管道及储 - 应用力学学报.PDF

*本文受“十三五”国家重点专项（2016YFC0802100）“油气长输管道及储运设施检验评价与安全保障技术”和中国工程院咨询研究项目（2015-XZ-37） “油气管网系统安全发展战略研究”的资助；项目“中缅管道澜沧江跨越段应急处置技术研究”支撑。 澜沧江跨越管段天然气管道落石条件下应力分析* 1 1 2 3 4 上官方媛 黄坤 吴世娟 马剑林 米瑞雪 （1 西南石油大学 石油与天然气工程学院 610500 四川 成都；2 中石化西南油气分公司广西采油厂 618000 四川 德阳； 3 中国石油西南管道公司 610000 四川 成都；4 西南油气田公司华油集团凯源燃气西永分公司401332 重庆） 摘要：澜沧江跨越管道工程的跨越区山体高耸挺拔、地势险峻，两岸陡崖上分布有危岩及崩塌堆 积体，其所处地理位置极易受到崩塌落石危害，落石冲击作用会造成管道刮痕、压坑，引起管道 变形失稳甚至破裂，造成油品泄漏。本文以澜沧江跨越段管道及两岸落石为研究对象，首先运用 RocFall 软件建立落石运动路径数值模拟模型，分析落石重量对落石运动过程的影响，并探究了落 石重量对撞击管道时落石携带的最大动能等特性参数影响规律；然后运用 CAESAR II 软件对澜沧 江跨越段天然气管道进行分析，确定使其处于危险（或被破坏）状态的落石重量阈值。分析结果 可为澜沧江跨越管道落石灾害防护和管道安全运营决策提供科学建议，也可以为地理条件与澜沧 江管道相似的管道工程设计、敷设施工以及上方危岩防护规划提供知道和借鉴意义。 关键词: 澜沧江跨越管道；落石运动路径；管道应力分析；落石重量阈值 中图分类号：X937 文献标识码：A 方法，也是本文采用的研究方法。另一方面对落石 1 引言 冲击力进行研究：目前多为建立落石冲击力与压痕 澜沧江跨越工程属于中缅管道工程河流大型穿 之间的函数式。目前，已有很多专家学者对落石冲 跨越工程之一，澜沧江跨越区山体高耸挺拔，地势 击埋地管道的具体作用机理，作用过程和作用期间 险峻，河谷深切。跨越区地处著名的澜沧江断裂带 管道的细微变形进行研究。本文基于宏观的角度研 附近，边坡岩体风化卸荷较为强烈，节理裂隙较为 究落石对澜沧江跨越架空管道的影响，不针对落石 发育，陡崖上分布有危岩及崩塌堆积体，加上岩鹰 对管道造成多大的变形进行分析，而是通过落石对 山隧道与江顶寺隧道受到施工爆破，机械震动等干 管道的宏观影响即落石冲击力欧勇下管道应力超过 扰，隧道围岩及周围边坡岩体应力会出现不对称现 管材屈服强度，则认为管道处于危险状态。 象，已经存在许多潜在危岩，落石砸落情况频繁发 本文选取跨越区最不利坡面，采用落石运动轨 生。不仅如此，跨越区水文条件和地质情况极其利 迹模拟软件 RocFall 对不同参数的落石在跨越管道 于危岩体发展。跨越区位于澜沧江峡谷内，昼夜温 上的碰撞弹跳路线、撞击管道范围和撞击管道动能 差较大，夏秋多雨，且地处青藏高原南部地震区滇 进行研究，将撞击动能转化为冲击力。随后在此基 西地震活动带内，该地震带受“南北向怒江活动断裂 础上利用CEASAR II 应力分析软件对落石冲击力作 带及澜沧江活动断裂带”控制，应力场复杂、地震活 用下管道的应力进行分析研究，判断对应冲击力作 动强度大、频度高，中强地震活动十分频繁，危岩 用下澜沧江跨越管道（天然气管道、原油管道和成 在地震作用下，更加容易发生崩塌。 品油管道）是否处于危险状态。最终得出澜沧江跨 从三维空间理论角度来看，即使落石在运动过 越管道工程中最易遭受落石危害的管段，以及两岸 [1] 落石对跨越管道的影响情况，并能以此为作为选取 程中路线即使