不同沉降方式下埋地管道力学响应试验研究

地层塌陷和沉降引发的埋地管道事故频发，亟需开展不同沉降作用下力学响应试验研究。针对地层塌陷和沉降作用下油气埋地管道的管周应变、土压力和土体变形开展了系统研究。研究发现：地层塌陷和沉降过程中，受管顶土拱效应影响，管道应变及土压力随塌陷区扩展先增大后减小，随沉降区扩展而增大，塌陷和沉降区内，管道沿轴向呈两端凸起、中间下凹的“马鞍形”；管道变形受沉降影响更为显著，当塌陷和沉降量均为50 mm时，与地层塌陷相比，管道在沉降过程中顶部、底部和中部的最大应变值分别增加了18.8%、249%和273%；对比管周土压力增大和减小区域的面积之比λ可知，地层沉降较塌陷λ提高了78%，因此，管道在地层沉降过程中承受更大的作用力。基于修正Marston土压力计算模型，提出了地层沉降过程中管顶竖向土压力计算方法，并采用模型试验结果验证了该方法的准确性。