地震断层上海底管线的适应能力研究.pdf

中 国 造 V01．46 46卷增刊 船 Special JⅡDINGOF 2005年11月 SH田B1 CHIN『A NOV．2005 文章编号：1000-4882(2005)S．0186—08 地震断层上海底管线的适应能力研究 孙政策，林钟明，陈瑞峰 (中国船级社，北京100006) 摘要 地震断裂带作用是埋地管线的主要破坏原因，海底管线的抗断裂带能力分析和计算仍然是工程设计中 的一个薄弱环节。本文在充分考虑海底管线埋设环境特点及其在地震断裂带的受力状况下，给出了海底 管线的抗断裂带错动适应能力校核公式，并结合一工程实例的计算和分析，说明海底管线的断层适应能 量要明显高于陆地管线。最后结合理论分析，给出提高海底管线断裂带上适应能力的工程建议。本文的 研究结果对加强海底管线的抗震设计能力，提高对海底管线的抗震适应能力的认识，指导海底管线工程 施工都具有重要意义。 关 键 词：海底管线；地震；断层；摩擦力 1引言 对于输油和输气管线来说，因为要通过广大的地区，会遇到不同的地震地质条件，而且在使用期 内，很有可能遇到活断层运动的作用，造成破坏。我国1976年的唐山地震中，秦皇岛至北京的输油 管线有四处破坏，都发生在管线与活动断层相交的部位【1J，国外也有许多管线跨越活动断层破坏的实 例f21。 海底管线也存在着类似的问题，因此，对地下管线跨越活动断层的性能研究是海底管线抗震研究 的另一重要方向。另外，断层运动与土体震陷时产生的不均匀沉陷、大地构造性上升或下陷、土体的 侧向扩散等情况引起的管线变形有很多相似之处。所以，海底管线在考虑断层运动时所建立的理论分 析模型，可以为发展其它形式土体运动对海底管线的作用研究提供参考。 断层交错处可能发生巨大的突然地表错动，是地表产生永久变形的重要原因之一，它将对管线产 生严重的地震破坏效应。断层运动的重要分量包括走滑、逆滑或正滑，一些还包括断层的上下错动。 当逆滑和正滑作用包括大量的走滑时，这种运动称为斜滑。逆滑和正滑会加大埋设管线的轴向压力或 拉力，走滑也会产生压力或拉力。断层的上下错动会产生拉力，但这必须在管线是水平铺设的前提下。 今大多陆地管线抗断层设计方法的基础，有比较可靠的工程应用背景。所以，文中对海底管线抗断层 适应能力的研究，也是建立在同样的假设前提下，同时考虑海底管线的铺设环境而进行的。 的分析中，都有两个重要的参数，第一个是断层错动位移量，第二个是断层与管线的夹角。这两个参 数通常是难以精确给定的，～般是根据统计或经验，经判断而给出。 2海底管线抗断层能力的计算 设有一海底平铺管线，与一断层相交，如图1所示。 收稿日期：2005-08．10 46卷增刊 孙政策等：地震断层上海底管线的适应能力研究 6” 挝。 易’ 图1海底埋设管线断层作用分析 AX=AHCOS① (1) △Y=AHsin① (2) 厶，厶为断层一侧过渡段的管长，也就是锚固管段的长度，一般情况下，即断层两端土环境相同， 且没有特殊的锚固结构时，可认为厶=Lz；AX