管道横穿滑坡相互作用大尺度模型试验研究

【摘要】：随着国民经济的发展，西气东输工程的实施，管道运输油气资源的作用越来越大。输气管线是大型的线性工程之一，沿途将不可避免地穿越各种地貌单元，遇到不同的工程地质问题。我国是世界上地质灾害最为发育的国家之一，滑坡等地质灾害的发生比较频繁，对油气管道的运行安全影响突出。本文以人工诱发滑坡为研究对象，重在研究对横穿滑坡体的管道应力、变形的影响及滑坡与管道之间的相互作用，为经济合理地治理此类灾害提供有效的技术支持。 论文简要介绍了管道-滑坡相关方面的研究进展，分析了本次大尺度模型试验的必要性意义。经过大量现场实例调查及小型滑坡模型模拟的探索，给出了大尺度模型试验的设计方案和相关物理力学参数。所建大尺度试验模型实际长度约15m，宽度约13.8m，坡体厚度最大约5.2m，方量约1080m3，滑床倾角约20°，管道埋深1.5m，管道穿越滑坡区宽度约11.7m。 通过研究，首次系统地阐述了管道横穿滑坡大尺度模型试验的实施控制过程，包括滑坡体、管道的填筑铺设等。获得了试验不同阶段滑坡的变形破坏特点、管道的应力特征、管道应力的计算方法、滑坡与管道受力和变形之间的相互关系。根据实际大尺度模型建立了FLAC3D三维数值模型，对天然滑坡体及有管道横穿的滑坡体进行了数值模拟计算，进一步分析了滑坡和管道的应力、变形特点及稳定性，并与大型模型试验的相关结果进行了对比和验证，数值模拟结果与大尺度模型试验结果的规律具有较好的一致性。最后结合滑坡治理方法和经验总结，初步提出了具有针对性的灾害治理措施建议。