岛状多年冻土管道周围热-水-应力耦合数值模拟-岩土力学.PDF

第 34 卷增刊 1 岩 土 力 学 Vol.34 Supp.1 2013 年 8 月 Rock and Soil Mechanics Aug. 2013 文章编号：1000－7598 －(2013) 增 1－0444 －06 岛状多年冻土管道周围热-水-应力耦合数值模拟 刘建军，谢 军 (西南石油大学 土木工程与建筑学院，成都 610500) 摘 要：考虑大气温度以及管内流动介质温度的影响，建立由多个土层构成的岛状冻土物理模型，研究塔河地区埋地输油管 道周围热-水-应力 （T-H-M ）耦合作用，分析水-热-应力耦合作用下管道的受力情况并进行管道强度验算。采用多物理场 耦合软件 COMSOL Multiphysics 进行数值模拟，计算在 T-H-M 三场耦合及非耦合两种工况下岛状多年冻土管道周围应力和 沉降曲线等。分析比较表明，岛状多年冻土区的温度，冰水相变以及水分迁移对应力场存在较大的影响；水分场、温度场以 及应力场三者之间耦合作用明显；岛状冻土随季节呈周期性冻融，管道周围出现较大应力集中和沉降现象，会对管道安全产 生一定影响。 关 键 词：岛状多年冻土；输油管道；数值模拟；多孔介质；T-H-M 三场耦合 中图分类号：TU 445 文献标识码：A Numerical simulation of thermo-hydro-mechanical coupling around underground pipelines in patchy permafrost region LIU Jian-jun ，XIE Jun (School of Civil Engineering and Architecture，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500 ，China) Abstract: Building a patchy permafrost physical model, which is composed of multiple formations, the paper researches the effect of thermo-hydro-mechanical(T-H-M) coupling around the buried oil pipelines in Tahe on the base of considering the effect of environmental temperature and flow medium temperature in the pipelines, and analyses the stress of the buried pipelines and takes a strength calculation on the pipelines.