基于应变能熵的水冲管道失稳计算方法

为了研究洪水冲刷作用下长输油气管道裸露管段发生位移变形时的安全状态,提出了基于应变能熵的管道定量风险评价计算方法。介绍了洪水冲击管道时的受力状态,建立了更为贴近实际的弹性地基梁力学模型及计算方法。通过熵理论和能量理论相结合,提出了应变能熵的失稳风险评价计算方法,并进行了实例计算。通过实例计算表明:应变能熵的计算方法适用于洪水作用下管道的失稳风险计算,跨长、壁厚、内压等因素均会对管道的安全状态产生影响。该方法简便实用,且更充分利用了管材的力学特性,可以为生产运营提供参考及指导。     

黄土湿陷区长输管道暗悬长度探析

统计分析研究区2014、2015年度管道地质灾害调查结果,得到黄土湿陷最为发育,占灾害总量的58%。黄土湿陷形成的碟形地、裂缝、落水洞、陷穴、暗穴等轻则造成管区填土不均匀沉降或局部塌陷,重则导致管道出露或暗悬。长距离暗悬管道,在自身重力和外加荷载作用下,可能发生弯曲变形、甚至断裂,严重威胁管道运营安全。本次研究依据实际情况构建管道暗悬受力模型,合理选取模型参数,计算得到在强度和挠度条件下暗悬管道的极限跨度依次为15.41m、14.69m,并确定管道的安全跨度9.54m,为管道的应急抢险和安全运营提供依据,为管道黄土湿陷灾害防治提供技术保障。     

陕西蒲城Q2黄土湿陷变形特性研究

利用GDG型高压固结仪和自行研制的非饱和土湿陷三轴仪对陕西蒲城电厂Q2黄土一维和三维应力状态下的湿陷性进行了试验研究,分析了Q2黄土的湿陷特性。试验结果表明：一维状态下,Q2黄土以中等和弱湿陷为主,峰值湿陷系数随深度增加而变小,常规压力下不湿陷的Q2黄土在高压力下可能湿陷,Q2地层中黄土层的湿陷性总体上强于古土壤层,湿陷的敏感性较弱,大型工程宜用实际压力评价湿陷性。三维状态下,湿陷应变随浸水量的变化曲线可以近似分为3段,即湿陷应变缓慢增加段、快速发展段和基本不变段;浸水前的吸力、净围压、偏应力对湿陷过程均有影响,且偏应力和吸力的影响更明显;三轴浸水过程湿陷体应变随湿陷轴应变的增加而增大,几乎是一条直线,体现了湿陷变形的特殊性。     

从非饱和土力学角度探讨黄土湿陷机制

本文回顾了黄土湿陷概念的由来及其基于其微结构湿陷机制研究现状。对从非饱和土力学角度开展黄土湿陷机理研究的有关问题进行了讨论和分析,提出了广义湿陷性概念。黄土湿陷机制研究应根据具体湿陷路径针对性开展非饱和土应力路径试验研究,从而进一步建立黄土广义湿陷本构模型,为工程问题的定量分析和数值计算提供科学依据。非饱和黄土常剪应力增湿试验表明,黄土湿陷破坏之前发生了一定的微小变形,随后应变速率突然增加,偏应力也不再维持为常数。同时,观察到孔压突然上升1~2kPa,表明黄土湿陷过程发生了不完全排水剪缩破坏。     

兰郑长输油管道甘肃段黄土滑坡成因分析及其防治对策

兰郑长输油管道甘肃段存在的黄土地质灾害以滑坡、崩塌、湿陷洞穴居多,尤以黄土滑坡灾害威胁最大。以甘肃段管道广家坪滑坡为例,分析了滑坡发育特征,提出了保护管道安全的治理方案,采取了挡土墙、削坡、工程护坡、截排水工程等综合措施。这对管道沿线发生的黄土滑坡治理工作具有指导意义。     

应变控制下压实黄土的动三轴试验研究

在动应变控制条件下,对压实黄土进行了应力松弛特性研究,得出应力松弛随湿度、围压、激振频率和初始应变变化的关系。对压实黄土在动应变控制方式下的振陷进行了研究,结果表明：压实黄土的振陷时间很短,振陷量随围压、频率的增加而减小,随着湿度的增加而增加。在试验及理论推导基础上,提出了压实黄土在动应变控制下的动力流变试验模型。研究结论对实际工程中处理压实黄土的振陷,有一定的理论指导意义。     

饱和黄土孔压增长模式与液化机理试验研究

通过室内饱和原状黄土液化试验研究，探讨了孔压增长规律，并从微观结构角度研究了黄土液化机理。研究结果表明：未湿陷饱和黄土结构是一种介稳结构，在地震作用下，介稳结构遭到破坏，塌发和剪缩共同作用造成黄土较大的收缩体积应变并引起孔隙水压力迅速上升。提出的修正A型曲线方程可以用来拟合孔压曲线，拟合参数β隐含了动应力的大小对孔压增长的贡献，而体应变v则反映了湿陷分量对孔压的影响，两者不同组合决定曲线形态丰满程度。液体机理较为合理地解释了塔吉克和海原黄土在近乎平坦的缓坡上形成的泥流。     

引水灌区黄土地质灾害成因机制与防控技术 ——以黄河三峡库区甘肃黑方台移民灌区为例

黄土是具有水敏性的特殊类土,遇水后性质发生明显变化,甚至引发地质灾害.甘肃黑方台地区由于引水灌溉引发的滑坡和黄土湿陷等灾害十分严重,也很典型,已成为地质灾害研究和工程实践的热点地区之一.针对引水灌区黄土地质灾害成因机制研究与防控技术中存在的问题,以黑方台地区为例,从灌溉水入渗引起的地下水动力场与黄土工程地质性质响应及其诱发的黄土滑坡和黄土湿陷灾害等方面开展了国际合作研究.研究表明,40余年引水灌溉导致台塬中心部位地下水位上升了20m,升幅为0.476m/a,导致滑坡灾害频发,平均每年发生3～4次,引起黄土湿陷总量达5.9m,非饱和黄土和湿陷系数小于0.015的黄土所引起的湿陷量达到2.16m,对黄土湿陷性研究提出新的挑战.灌区地质灾害风险防控的关键是改变灌溉模式,减少地下水补给,实施排水工程,有效地降低斜坡地带的地下水位.     

基于广义塑性力学的黄土湿陷变形本构关系

分析了黄土湿陷变形的塑性特性,基于广义塑性力学原理建立了湿陷变形的增量本构关系。将增湿含水量作为内应力,应用常规三轴浸水试验拟合得出了湿陷体积屈服面和剪切屈服面,并且给出了黄土湿陷变形的起始屈服面。该模型能够反映湿陷性黄土在不同湿陷作用,即水和力的不同组合作用下的湿陷变形特性,考虑了湿陷体积变形和湿陷剪切变形以及球应力和偏应力对它们的交叉影响。     

场地湿陷类型与湿陷等级评价的概率方法

场地湿陷类型与湿陷等级评价的概率方法杜纪民（轻工部西安设计院岩土工程公司，７１００４８）赵法锁（西安地质学院水工系，７１００５４）１前言为了提高湿陷性黄土场地湿陷类型和湿陷等级评价的科学性和准确性，减少人为因素的影响，按照《湿陷性黄土地区建筑规范ｗＢ...     

黄土湿陷系数影响因素的相关性分析

湿陷性是黄土重要的工程性质,而湿陷系数则是评价黄土湿陷等级的重要指标,本文从工程地质角度学出发分析了各土性指标对湿陷系数的影响,利用数理统计方法建立其内在关系。由于黄土湿陷是众多影响因子共同作用下造成的,且各因素之间并非是完全独立,基于全面选取指标的考虑,采用因子分析理论对孔隙比、干密度、初始含水率、饱和度、塑限、液限、塑性指数、压缩模量八个常见指标进行分析,消除共线性对拟合的影响。将八个指标分为四大类,并从每一大类中选取一个与湿陷系数相关程度最大的因子进行线性回归分析,建立黄土湿陷系数与各影响因子的回归方程。最后,利用甘肃庆阳地区一探井实测数据验证该模型的精确度,结果显示湿陷系数预测结果与实测结果较为接近,对快速、准确预测黄土湿陷系数和评价黄土地区场地湿陷等级具有一定的工程实践和参考价值。     

多层次灰色综合评价法在管道风险评价中的应用

通过对影响管道安全运行的第三方损坏、腐蚀、制造与施工缺陷、地质灾害、误操作、后果六大类风险指标进行综合分析,基于灰色系统理论,建立了多层次灰色综合评价法管道风险评价模型。以某长输原油管道进行了实例分析,结果表明该模型能够处理多因素、多层次的综合评价问题,评价结果能够反映管道当前面临的主要风险。该模型能够有效避免传统打分法由于分数直接相加可能造成的风险遮蔽现象,具有较好的准确性与实用性。     

考虑卸荷作用的黄土湿陷性评价方法研究

卸荷作用会导致湿陷性黄土部分湿陷量未发生,但目前黄土湿陷性评价方法中未考虑卸荷因素的影响。论文推导并建立了卸荷条件下黄土湿陷系数的表达式,并通过卸荷湿陷试验确定了表达式中的参数取值。首先定义湿陷完成比、卸荷应力比分别用来表征卸荷作用发生前黄土湿陷量的完成程度及卸荷作用发生时卸荷量的大小。运用湿陷完成比及卸荷应力比推导出卸荷湿陷系数的计算公式。该公式揭示出卸荷湿陷系数是对湿陷系数一定程度的折减,而该折减与湿陷完成比及卸荷应力比有关。随后进行黄土在不同湿陷完成比和卸荷应力比下的卸荷湿陷试验,得到上述条件下黄土卸荷湿陷量的取值。对试验结果进行分析得到卸荷湿陷系数的具体表达式。该公式可用于计算在不同初始压力下,任意湿陷完成比及卸荷应力比下的卸荷湿陷系数。通过对比卸荷湿陷系数的试验值与计算值验证了所推公式的合理性及准确性。得到了考虑卸荷作用的黄土湿陷性影响系数的确定方法,进一步总结了卸荷作用对黄土湿陷性的影响规律。     

考虑卸荷作用的黄土湿陷性评价方法研究

卸荷作用会导致湿陷性黄土部分湿陷量未发生,但目前黄土湿陷性评价方法中未考虑卸荷因素的影响。推导并建立了卸荷条件下黄土湿陷系数的表达式,并通过卸荷湿陷试验确定了表达式中的参数取值。首先定义湿陷完成比、卸荷应力比分别用来表征卸荷作用发生前黄土湿陷变形的完成程度及卸荷作用发生时卸荷量的大小。运用湿陷完成比及卸荷应力比推导出卸荷湿陷系数的计算公式。该公式揭示出卸荷湿陷系数是对湿陷系数一定程度的折减,而该折减与湿陷完成比及卸荷应力比有关。随后进行黄土在不同湿陷完成比和卸荷应力比下的卸荷湿陷试验,得到上述条件下黄土卸荷湿陷量的取值。对试验结果进行分析得到卸荷湿陷系数的具体表达式。该公式可用于计算在不同初始压力下,任意湿陷完成比及卸荷应力比下的卸荷湿陷系数。通过对比卸荷湿陷系数的试验值与计算值验证了所推公式的合理性及准确性。得到了考虑卸荷作用的黄土湿陷性影响系数的确定方法,进一步总结了卸荷作用对黄土湿陷性的影响规律。     

考虑卸荷作用的黄土湿陷性评价方法研究

卸荷作用会导致湿陷性黄土部分湿陷量未发生,但目前黄土湿陷性评价方法中未考虑卸荷因素的影响。论文推导并建立了卸荷条件下黄土湿陷系数的表达式,并通过卸荷湿陷试验确定了表达式中的参数取值。首先定义湿陷完成比、卸荷应力比分别用来表征卸荷作用发生前黄土湿陷量的完成程度及卸荷作用发生时卸荷量的大小。运用湿陷完成比及卸荷应力比推导出卸荷湿陷系数的计算公式。该公式揭示出卸荷湿陷系数是对湿陷系数一定程度的折减,而该折减与湿陷完成比及卸荷应力比有关。随后进行黄土在不同湿陷完成比和卸荷应力比下的卸荷湿陷试验,得到上述条件下黄土卸荷湿陷量的取值。对试验结果进行分析得到卸荷湿陷系数的具体表达式。该公式可用于计算在不同初始压力下,任意湿陷完成比及卸荷应力比下的卸荷湿陷系数。通过对比卸荷湿陷系数的试验值与计算值验证了所推公式的合理性及准确性。得到了考虑卸荷作用的黄土湿陷性影响系数的确定方法,进一步总结了卸荷作用对黄土湿陷性的影响规律。     

基于主成分分析法的Q2黄土湿陷特性研究

Q2黄土由于埋藏深,结构相对致密,其湿陷性问题常常被忽视。湿陷系数作为评价黄土湿陷程度的定量指标,其影响因素众多,包括土的含水率、干密度、孔隙比等。由于各因素之间存在一定相关性,所建立的湿陷系数与物理指标之间相关关系往往准确度较低。为降低黄土湿陷指标多重相关性对数据回归分析结果的影响,提高预测精度,以彬州渭化乙二醇项目场地Q2黄土为研究对象,在统计分析场地地层物性指标及湿陷系数与物性单一指标之间相关性的基础上,筛选了7个与湿陷系数相关性较好的指标。采用主成分分析法,通过多元线性回归分析,建立了以累积方差贡献率为基础的Q2黄土湿陷系数计算模型。模型计算值与实测值对比结果表明,该方法有效较低了湿陷系数影响因子之间的多重相关性和相互影响问题,证实了所建立的Q2黄土湿陷系数与独立影响因子之间相关关系的合理性和准确性。     

盐岩地下储气库体积收敛失效概率分析与模型试验验证

盐岩地下储气库受盐岩蠕变特性影响会产生较大的体积收缩变形,影响储气库安全稳定运行。目前对地下储气库体积稳定性分析方法和评价准则各国没有统一标准,国内主要采用数值计算的方法来评价储气库体积稳定性。以江苏金坛盐矿地下储气库体积收敛数值分析为基础,借鉴国外盐岩地下储气库稳定性评价标准,建立盐岩地下储气库体积收敛失效风险评价矩阵,采用一次二阶矩法显示功能函数分析储气库体积收敛失效概率,分析得出：储气库在长期恒定内压工况下体积收敛失效概率随内压的增大而减小;在短期调峰低压工况下体积收敛失效概率随内压的减小而增大;最小内压应保持在4.2 MPa以上。通过交变气压条件下层状盐岩地下储气库大型三维地质力学模型试验得出:储气库体积收敛变形随内压的增大而减小;短期运行最小内压应大于4.0 MPa。模型试验结果与失效概率分析结论较为相似。因此,为避免盐岩地下储气库产生体积收敛破坏,应保证调峰短期最小内压在4.0 MPa以上。     

黄土非饱和湿陷变形的计算模型

针对黄土含水量增加可发生变形的特点,提出一种考虑黄土非饱和湿陷变形的计算模型。该模型将基质吸力作为湿陷的原因,以非饱和渗透和非饱和变形理论为基础,并考虑了水分在土层内的分布对湿陷变形的影响。以甘肃黑方台灌区自重湿陷性黄土为研究对象,进行了不同含水率的侧限压缩试验和土水特征曲线的测试,建立非饱和渗透模型,利用上述计算模型得到了不同时间的场地湿陷变形总量和年变形量。其总湿陷量同实际结果基本一致,且2007~2011年湿陷量和累积湿陷量同文献中采用INSAR技术得到的结果相近。通过和规范建议的湿陷系数法计算结果对比表明,考虑黄土的非饱和湿陷变形会得到较为符合实际的结果。     

一种评价黄土及黄土地基湿陷敏感性的新方法

目前,工程界对黄土湿陷性的评价仅限于湿陷量的概念,没有涉及到湿陷敏感性的问题,对湿陷敏感性的评价尚处于探索阶段,很多学者对此做了研究和论述,并提出了多种评价方法,但尚未形成一致的意见,在工程中如何对湿陷敏感性进行定量判别也没形成统一的标准。根据大量的工程实践资料,在不增加试验工作量的前提下,分别提出了一种新的黄土湿陷敏感性及黄土地基湿陷敏感性的评价方法,并给出了相应的定量评价标准。方法简单可行,易于在工程中应用,经实践检验效果良好。虽如此,仍需在工程实践中得到进一步的完善和改进。     

普光气田地面集输气管线地质灾害风险评价

油气管道经常不可避免地穿越一些地形地质条件复杂区,而这些地区往往又是地质灾害的高发区,不同类型的地质灾害以不同的方式威胁着管道的安全运营。以普光气田输气管线为例：（1）建立了区域管道地质灾害风险评价模型与评价指标体系;（2）完成了普光气田输气管道地质灾害风险评价,将管道沿线地质灾害风险划分为地质灾害高风险区、较高风险区、中等风险区、较低风险区和低风险区5个不同等级;（3）根据地质灾害风险评价分区结果对管道进行地质灾害风险分段,将管道划分成了50个地质灾害风险等级段,其中：高风险段2段,较高风险段14段,中风险段20段,较低风险段14段。评价结果与实际相符,为管道灾害的预防、治理提供重要的辅助决策,为区域管道地质灾害风险评价提供了参考与借鉴。