冻土中输气管道的管土相互作用分析

冻土区埋地式管道对多年冻土地基产生扰动,形成融化圈,同时,冻土的融沉及活动层的冻融对管道地基工程造成破坏,引起管道地基的不均匀变形,影响安全。文章提出冻土中输气管道的管土处理方法,为冻土区埋地式管道敷设提供依据。     

冻土区管道面临的主要风险与设计方法

我国是世界上第三大冻土国,冻土地区管道的安全运行对我国能源安全有着重要的意义。基于国内外主要冻土区管道的建设情况,分析了冻土区管道的主要危害：不同特性土壤的差异性冻胀与融沉、季节性土壤温度变化引起的边坡失稳滑坡、温差引起的上浮屈曲。讨论了国内外相关的主要研究成果,给出了的冻土区管道设计方法与工程防护措施。     

冻土区管道面临的主要风险与设计方法

我国是世界上第三大冻土国,冻土地区管道的安全运行对我国能源安全有着重要的意义。基于国内外主要冻土区管道的建设情况,分析了冻土区管道的主要危害:不同特性土壤的差异性冻胀与融沉、季节性土壤温度变化引起的边坡失稳滑坡、温差引起的上浮屈曲。讨论了国内外相关的主要研究成果,给出了的冻土区管道设计方法与工程防护措施。     

石油管道工程冻土环境保护技术研究

冻土的稳定就代表着冻土所在的环境是稳定的,在冻土环境中进行的是施工工程就是稳定的。在冻土环境中铺设石油管道需要考虑冻土环境的承受能力、对冻土环境的破坏与保护问题。本文从石油管道工程沿线的冻土环境特征的角度出发,研究在石油管道铺设的过程中,采取怎样的技术措施保护冻土环境。     

冻土区埋地热油管道冻融危害及防护措施研究

基于冻土工程的特殊性,结合国内外已建冻土管道运行过程的各类风险,系统阐述了冻土管道所必须面临的5大冻害。并依据冻土管道工程的设计原则和经验,详细论证了各类冻害的防护措施。所得成果将为我国后续冻土管道工程的设计、施工及冻害防止奠定基础。     

多年冻土区聚苯乙烯隔热公路路基温度场数值分析

为了研究随外界环境条件改变聚苯乙烯(EPS)冻土路基温度场变化特征,运用ABAQUS有限元分析方法,对多年冻土区EPS隔热路基的温度场进行了数值模拟.计算时采用改变EPS铺设位置,模拟路面下多年冻土季节最大融深在路基修筑完工后8 a内随时间的变化.通过对计算结果分析得出,在多年冻土区路基中铺设保温材料对路面下多年冻土具有明显的保护作用.当EPS铺设在路堤底部时,路堤温度场分布比较均匀,路堤内部都为正温,在EPS板下,路基温度都为负温,说明EPS有效阻止了边坡和路面传入的热量.因此,如果要修筑EPS隔热路基,应将EPS板铺设于路堤底部.     

浅谈青藏铁路格拉段冻土地区接触网基础施工注意事项

青藏铁路格拉段地质环境复杂,部分区段富含多年冻土。本文结合在青藏铁路试验段进行的试验工程实际,对沿线特殊环境进行了分析,总结了多年冻土区段铁路路基接触网基础施工中遇到的问题,提出了适用于该地区接触网基础施工前期准备、机械钻孔、插桩、基础回填的施工方法、施工效率及注意事项,为冻土地区桩基础工程提供了施工借鉴。     

水分迁移与管道埋深对土壤温度场的影响

管道埋深和土壤中的水分迁移对于冻土区埋地管道土壤温度场的研究有着重要的影响,研究水分迁移和管道埋深对温度场的影响,利用数值模拟的方法进行计算,并对计算结果进行了分析,结果表明,在冻土区,埋深越大,周围土壤的温度越高;土壤含水量越大,土壤的温度越高;同时对比不同含水量和不同埋深对温度场的影响可得埋深越小,不同含水量之间的土壤温度差就越大。     

水底管道稳管方法研究

长输油气管道穿越河流、沼泽和冻土地带,因受到浮力、水流和土壤季节性冻胀的影响,易造成管段的上抬、水平推移、悬空和振动,甚至使管道产生巨大的应力,造成管道破裂。因此,保证输送管道长期安全运行,管道稳定是一个非常重要的问题。冻土地带主要解决因土壤季节性冻胀早上称的管道上台问题;水底管道及沼泽地主要是解决裸露段、悬空段和淤泥包围段的稳定问题;沙漠地带主要用固砂法稳定管道。本文主要研究水底管道的稳管方法。     

青藏多年冻土地区公路路基病害分析与防治

被称为"世界屋脊"的青藏高原,是中国最大,世界海拔最高的高原。由于其海拔过高,气候特殊,使高原冻土广泛存在。高原冻土是目前难以攻克的一项技术性的难题,然而青藏铁路要穿越的就是大部分都是这样的土质。重要的是,其中高寒冰量冻土占了将近一半。随着经济的快速发展,交通的重要性也日益显现。特殊的气候造就的这一切,青藏多年冻土地区公路路基病害分析和防治该如何进行,文章就此分析和阐述个人观点。     

冻土对埋地输油管道泄漏污染物迁移的影响分析

以冻土区埋地输油管道泄漏污染物为研究对象,考虑冻土环境对泄漏污染物在土壤中迁移的影响,建立了埋地输油管道泄漏污染物多相传热传质过程的迁移数理模型,采用有限体积法对该模型进行离散和求解,分析了冻土对其迁移过程的影响。研究结果表明:冻土对温度场的影响(分流头区域、发展区域、稳定区域三个阶段);冻土对多相流分布的影响。     

石墨/玻璃纤维复合接地材料在东北冻土层的应用

基于辽宁省特有的冻土条件,从冻土应力值变化对接地材料的性能影响、冻土层土壤电阻率变化对接地电阻的影响、冻土季节交变对接地材料的影响等方面进行了分析。研究结果表明:石墨/玻璃纤维复合接地材料在冻土层中应用时电气及力学性能较为稳定,冻土层产生的应力对石墨/玻璃纤维复合接地材料的力学性能及电气性能影响较小,能很好地解决因冻土的流变性对接地材料造成损坏、冻土不稳定性影响接地电阻以及传统金属接地材料在使用时数量多、施工难度大等问题,具有很好的经济效益和环境效益,保障了输电线路的安全运行。因此,在东北特殊的冻土层地质条件下,石墨/玻璃纤维复合接地材料应优先被采用。     

直埋LNG管道周围土壤冻融相变数值研究

采用有限容积法建立多孔介质相变自然对流换热模型,以直埋LNG管道为例,采用SIMPLER算法进行求解,数值计算了地表温度周期性波动条件下,埋地输冷管道非稳态传热过程,得到了不同季节管道周围土壤温度场及冰水相变界面分布规律.研究表明:在地表温度的周期波动下,LNG管道周围土壤温度场波动减小,且随着LNG冷量的不断释放,管...     

冰点以下多孔介质中气体水合物的生成动力学研究进展

青藏高原冻土区储存着大量的天然气水合物资源,CO₂置换开采冻土区的天然气水合物可实现天然气水合物的安全开采和温室气体CO₂的地层封存。冰点以下多孔介质中气体水合物的生成动力学,是冻土区天然气水合物置换开采研究领域的难点和热点问题。本文全面综述了冰点以下多孔介质中气体水合物的生成动力学研究进展,讨论了不同体系冰点以下多孔介质中气体水合物的形成机理及其生成特性;详述了冰生成水合物机理及其冰粉/多孔介质体系中气体水合物的生成特性,分析了冰点以下多孔介质中气体水合物生成动力学研究尚待完善和改进的地方。最后本文指出冰点以下多孔介质中水合物的生成过程是由传热、传质等多种因素所控制,揭示不同过程的主导因素及其影响规律是今后研究的重点方向。目前对冰点以下多孔介质中水合物的生成特性及机理的认识尚未成熟,仍需深入研究。     

水热耦合对冻土区埋地管道土壤温度场的影响

冻土区埋地热油管道最常见的安全问题是冻害破坏。当环境温度降至冰点以下,土壤中水分的冻结将伴随着水分向冻结前锋迁移,产生不均匀冻胀,加之周期性不可逆的冻融循环,极易造成管道失稳甚至破裂。研究管道冻害成因,应先预测埋地管道周围土壤冻融过程中温度场的变化,以及温度场与水分场的变化关系。采用有限体积法,建立土壤多孔介质水热耦合相变模型,利用SIMPLER算法进行数值求解,为了研究水分对土壤温度场的影响,这里对无水土壤和饱和含水土壤两种极限情况进行对比分析,结果表明：在输油管道运行初期,两种情况土壤温度场接近,随着运行时间的延长,饱和含水土壤温度场偏高,水分迁移和冰水相变对土壤温度场具有一定影响。     

周期性边界条件下埋地热油管道传热影响因素的分析

建立土壤多孔介质模型,采用有限容积法对地表温度周期性波动条件下埋地热油管道非稳态传热过程进行数值计算。考虑了土壤中水相、气相迁移对管道传热的影响,对比分析了有、无保温层及保温层厚度、保温层导热系数、土壤导热系数、土壤含水率、管径、埋深等因素对埋地管道非稳态传热规律的影响。研究表明：保温层厚度、导热系数、土壤导热系数对埋地热油管道非稳态传热的影响相对较大。管径、埋深对管道传热的影响相对次之,且埋深对管道的影响冬季远要大于夏季,而土壤含水率对管道传热的影响相对较小。     

集群竖埋管地热换热器传热简化分析方法

提出利用几何对称性和部分埋管周围温度场呈近似相同周期性变化的特点,对集群竖埋管地热换热器传热分析进行简化的方法。在有限长线热源模型基础上,以无渗流矩阵形式布置的集群竖埋管地热换热器为例,利用该方法进行简化分析,提出采用代表性埋管矩阵代替原集群埋管地热换热器进行传热分析。结合代表性埋管矩阵和相应工况下的单根埋管传热进行分析,认为可以通过单根埋管的传热影响半径,确定地质条件、埋管几何参数、负荷及运行条件等相同情况下大型集群埋管换热器的代表性埋管矩阵。土壤热导率大小影响代表性埋管矩阵的规模,本文条件下土壤热导率越大,确定的代表性埋管矩阵越小。     

初始压力对冰冻石英砂中CO2水合物生成特性的影响

利用冰冻石英砂模拟冻土水合物的赋存条件，研究了压力对二氧化碳水合物生成特性的影响，在300 mL高压水合物反应釜中于271 K下进行了多组CO2液化压力以上及以下的霰状冰粉包裹的石英砂中水合物生成实验。结果表明，充入的CO2未液化时，初始压力越大，水合反应速率越快，压力越早达稳定状态；充入压力达液化压力后，注入的CO2越多，水合反应速率越快。压力作为水合反应的驱动力，压力越高水合物生成越多，冰的最终转化率越高。采用CO2置换冻土区中甲烷水合物时，控制压力低于液化压力或注入过量的CO2，置换效果更好。     

渗流作用下垂直埋管换热器钻孔内外耦合传热计算与分析

为了研究渗流对地埋管换热器性能的影响,综合多孔介质中移动有限长线热源与钻孔内准三维传热模型建立了地埋管换热器钻孔内、外非稳态耦合传热的解析模型,并通过热响应试验数据验证了耦合模型的正确性。探讨了渗流作用下埋管出口水温及其周围土壤温度动态响应的变化规律,利用埋管换热能效系数和单位井深换热量两个指标的变化评估了渗流对埋管换热器传热性能的影响。结果表明:不同类型的土壤中埋管传热性差别较大, 若忽略渗流速度较大的砂砾层中渗流的影响将导致其中埋管的单位井深换热量设计偏差高达41%;渗流对埋管散热起到促进作用且散热达到稳定所需的时间随渗流速度增大而缩短;推荐采用埋管的进口质量流量流速大于0.4 kg·s^-1,但不宜过大;埋管进口温度对换热能效系数的影响可忽略。并对典型水文条件下各土壤中渗流对串联管群的换热能效系数的影响进行了对比,指出地下管群环路的换热能效系数由土壤物性、渗流速度及串联埋管的钻孔数量共同决定的。