人工地基在多年冻土区管道地基处理中的应用

多年冻土是一种具有特殊工程性质的土体,其在冻结状态具有极高的压缩模量和弹性体的工程地质特征．但是在冻土地温升高过程中,这种特征急剧衰减,产生冻土的蠕变和流变。因此,在多年冻土区进行榆油管道的敷设要有针对性的工程措施,否则将引起多年冻土的病害发生,造成严重的管道工程事故。文章针对多年冻土区工程地质特点,对影响输油管道地基土稳定的因素进行分析．并提出埋地式输油管道的人工地基处理方案。     

多年冻土区管道的若干关键技术

随着高寒和多年冻土区油气资源开发的步伐逐步加快,建设与运营多年冻土区管道是必然的选择,但多年冻土区管道不同于温暖地区的管道,其特殊的环境引发了管道选线、敷设方法、冻土层保护、边坡设计等一系列问题。在吸取国内外多年冻土区修建油气管道的成功经验基础上,以减少或消除冻胀和融沉对管道的影响为目标,综合归纳出了多年冻土区管道的四项关键技术,即管-土作用、管-土热扰动、监控技术和设计技术。     

模糊数学在地基土冻胀预测中的应用

提出了在冻胀预测中应用模糊数学原理进行资料分析的新思路,采用模糊聚类及模糊综合判断对地基土冻胀进行预测,阐述了地基土冻胀数据模糊分析的方法与步骤,并根据三十多个冻胀站的实测资料进行了冻胀预测剖析。     

多年冻土区管道的失效形式及监测技术

随着开发和利用高寒及多年冻土区油气资源的热潮来临,多年冻土区管道建设的步伐必将加快。由于管道与冻土间存在着强烈的相互作用,冻土的冻胀和融沉对管道运行具有严重的不利影响,对管道实施先进高效的监测技术是保证管道安全运行的有效措施之一。分析了冻胀和融沉对管道的破坏机理,研究了多年冻土区管道的主要失效形式和产生机理,指出产生翘曲上拱和折皱的根本原因是管道承受的轴向应力过大。最后,提出了对多年冻土区管道实施监测的主要内容,即自然环境监测和管-土相互作用监测。     

国外多年冻土区管道建设的经验与启示

在冻土地区铺设油气输送管道,将遇到很多技术难题和挑战,一方面,土体的冻胀和融沉会对管壁产生额外应力,在适当的条件下引起应力集中和塑性变形,甚至造成管道破坏;另一方面,埋设于冻土地带的管道会对周围环境产生扰动,造成冻土退化,反过来又影响管道安全。罗曼井(NormanWells)管道和阿拉斯加管道工程,针对各自冻土地区的特点进行设计和施工,有效解决了以上难题,并形成了一套现场观测和监控程序,确保了管道和环境的安全。文章详细介绍了罗曼井管道和阿拉斯加管道的设计特点和成功经验,总结了冻土管道在运行中的主要工程技术难题和相应对策,并根据国内实际,提出了几点可供借鉴的启示。     

多年冻土区埋地管道周围土壤温度场数值模拟

基于中俄原油管道冻区工程建设特点,从渗流力学和传热学原理出发,建立冻土多孔介质水热耦合数学模型。地表环境温度采用周期性边界条件,借助FLUENT软件对有无保温层条件下埋地管道周围土壤温度场进行数值模拟。模拟结果表明,在有保温层的条件下,管壁热流密度明显降低且波动幅度减小。管道运行17个月后,无保温层与分别采用30和50mm保温层时相比,管道底部最大融深相差1.17和1.46m。采用保温材料可降低冻土融化速率,防止冻土退化。     

中俄二线多年冻土区并行管道管沟爆破开挖技术

中俄原油管道二线与漠大线管道并行,途经大小兴安岭和嫩江河谷的多年冻土区,为保证漠大线管道的安全,中俄二线冬季施工时必须选择合适的爆破方案和监测技术。多年冻土区的工程地质类型不同,施工爆破的参数也不同,同一地质条件下大规模爆破前必须进行小药量试炮,并同时配合振动监测,只有选择合理的爆破参数及监测手段,才能保证漠大线管道的安全和中俄二线在多年冻土区的建设进度,才能减小两条管道的并行间距,进而减少林区森林砍伐面积,从而产生可观的经济效益和社会效益。     

多年冻土地区储罐地基热应力分析

用ANSYS软件热分析程序建立了多年冻土地区储罐地基的轴对称有限元模型,采用焓法解决冻土相变问题,通过热分析得到了50年内任一月份地基的温度场。根据计算结果,分析了储罐地基各点在不同深度处地温的变化规律。然后,把热分析单元转换为结构分析单元,对附加应力和包含融沉的地基变形进行了计算。最后得出结论:本工程中油罐地基在50年的使用期间是不安全的,应该采取特殊的工程措施来保持地基稳定。     

林区、多年冻土区并行敷设管道间距及施工技术探讨

为节约用地,方便管理,应尽可能减小拟建管道与已建管道的并行间距。但是,管道并行敷设的距离太近会对相邻管道的安全构成威胁。另外,过近的管道间距对于管道抢修也有影响。因此,合理确定两管道最小安全间距尤为重要。确定管道并行间距时应充分利用在役管道建设形成的管廊带。结合以往工程经验,经过调研、比选及论证认为,林区、多年冻土区并行敷设管道间距10 m较为合理。在施工中,确保管道爆破施工符合相关规范要求,综合应用先进的爆破器材和毫秒延时爆破技术可实现近距离(不小于10 m)在役管道爆破作业。随着项目的进展,应对控制爆破方案进行更加深入的研究,将不同间距下的施工、运行费用纳入技术经济比选范围,经综合分析后最终确定最为合理的并行间距及施工措施。