山体滑坡区天然气集输管道监测预警技术研究

论文摘要

山体滑坡是我国最常见的地质灾害,具有发生时间短、难预防、破坏性强等特点。川渝地区雨量充沛、土质疏松,敷设在山区附近的天然气集输管道极易受到滑坡推挤作用,发生弯曲或断裂,严重威胁沿线居民生命财产安全。为保证山体滑坡区天然气集输管道稳定输送,本文采用数值模拟法对滑坡作用下管道力学响应进行研究,构建管道滑坡多级监测及预警体系,设计监测预警系统及配套软件,并在川东北地区进行实例应用,论文主要完成内容如下:(1)调研国内外滑坡作用下埋地管道力学响应分析方法及管道滑坡监测预警中新技术、新方法和新设备的应用,分析管道滑坡监测预警技术存在的不足。(2)研究滑坡形态特征和滑坡对管道作用机理,建立管道滑坡力学研究基础;利用有限元模拟软件创建滑坡区内埋地管道有限元模型,并进行准确性验证;分析滑坡不同发育状态下天然气集输管道应变分布、应力特点和危险点位置,为管道滑坡监测参数选取、监测方案确定和监测点布设提供理论支撑。(3)建立川东北地区典型管道滑坡弹塑性有限元模型,通过分析管道材料、土壤性质、滑坡区宽度和管道内压对埋地管道应变的影响,研究不同参数对管道应变监测点位置的改变;研究抗滑工程不同参数在减缓滑坡发育和防止管道变形中所起的作用,为滑坡发育和管道受力预警区间的划分提供理论依据。(4)对管道滑坡各类监测方法所用仪器、监测特点和适用性进行分析,依据不同监测需求,选择适宜监测参数、监测方法及监测点,构建多级监测体系;通过研究滑坡不同发育阶段位移量随时间的变化规律、管道处于不同应变状态下承受的风险及管道泄漏后造成的人员经济损失,建立管道滑坡失效预警矩阵和风险预警矩阵,构建管道滑坡多级预警体系;结合所建监测预警体系,设计完善管道滑坡监测预警系统。(5)依据M管道滑坡地质环境、管道特征及监测需求,分析原有监测方案适应性,并采用光纤光栅传感技术对原有监测方案进行改进。对M管道滑坡已有预警方案进行分析后改进,研发配套的“集输管道滑坡灾害监测预警软件”,实现监测数据实时收集、数据库管理、图表展示和预警等级划分等功能,满足M管道滑坡实时监测及自动预警的需求。(6)编制管道滑坡灾害监测预警规程,阐述管道滑坡危险性评估方法,制定管道滑坡灾害监测预警具体方案,提出管道滑坡灾害防治措施。

论文目录

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 论文研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 滑坡作用下埋地管道力学响应分析方法

1.2.2 管道滑坡灾害监测预警技术

1.3 论文研究内容及技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

1.4 研究成果

第2章滑坡作用下管道失效准则及应变规律分析

2.1 管道滑坡灾害概述

2.1.1 滑坡形态特征

2.1.2 管道滑坡分类

2.1.3 滑坡对管道危害

2.2 管道失效判断准则分析

2.2.1 管道应力失效准则

2.2.2 管道应变失效准则

2.2.3 失效准则的选择

2.3 滑坡作用下管道力学响应有限元分析基础

2.3.1 有限元理论分析

2.3.2 有限元基本方程

2.3.3 非线性理论分析

2.3.4 计算手段比选

2.4 滑坡作用下管道应变规律有限元分析

2.4.1 有限元模型建立

2.4.2 有限元模型验证

2.4.3 滑坡作用下管道应变分布

2.4.4 滑坡作用下管道应变特点

2.5 本章小结

第3章滑坡作用下管道应变影响因素分析

3.1 滑坡无防护下管道应变影响因素分析

3.1.1 管道钢材

3.1.2 土壤性质

3.1.3 滑坡宽度

3.1.4 管道内压

3.2 抗滑桩对滑坡作用下管道应变影响分析

3.2.1 抗滑桩数量

3.2.2 抗滑桩形状

3.2.3 抗滑桩尺寸

3.3 挡土墙对滑坡作用下管道应变影响分析

3.3.1 挡土墙长度

3.3.2 挡土墙形状

3.4 本章小结

第4章管道滑坡灾害监测及预警技术研究

4.1 管道滑坡灾害监测技术研究

4.1.1 管道滑坡灾害监测方法汇总

4.1.2 管道滑坡常用监测设备及原理分析

4.1.3 管道滑坡灾害监测体系构建

4.2 管道滑坡灾害预警技术研究

4.2.1 管道滑坡预警方法

4.2.2 滑坡发育预警区间

4.2.3 管道受力预警区间

4.2.4 泄漏后果预警区间

4.2.5 管道滑坡灾害预警体系构建

4.2.6 管道滑坡监测预警系统设计

4.3 本章小结

第5章 M管道滑坡监测预警方案适应性分析及改进

5.1 M管道滑坡概况

5.1.1 滑坡区地质环境

5.1.2 滑坡及管道特征

5.2 M管道滑坡监测方案适应性分析及改进

5.2.1 M管道滑坡监测方案分析

5.2.2 M管道滑坡监测方案适应性分析

5.2.3 M管道滑坡监测方案改进

5.3 M管道滑坡预警方案分析及改进

5.3.1 M管道滑坡预警方案分析

5.3.2 M管道滑坡预警方案改进

5.3.3 M管道滑坡预警软件研发

5.4 本章小结

第6章天然气集输管道滑坡灾害监测预警规程编制

6.1 规程总论

6.1.1 目的

6.1.2 范围

6.1.3 引用标准

6.1.4 定义

6.2 管道滑坡风险识别及危险性评估

6.2.1 管道滑坡风险识别

6.2.2 管道滑坡危险性评估

6.3 管道滑坡监测方案制定

6.3.1 三级监测方案

6.3.2 二级监测方案

6.3.3 一级监测方案

6.4 管道滑坡预警方案制定

6.5 集输管道滑坡灾害风险防治

6.5.1 治理水源

6.5.2 改善坡体力学平衡

6.5.3 抗滑工程

6.6 管道滑坡治理后评价

第7章结论及建议

7.1 结论

7.2 建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间学术及科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈超

导师: 刘武,季寿宏

关键词: 滑坡,集输管道,监测,预警,软件研发

来源: 西南石油大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 数学,石油天然气工业,石油天然气工业,工业通用技术及设备

单位: 西南石油大学

分类号: TE88;TB115;TE973

DOI: 10.27420/d.cnki.gxsyc.2019.000640

总页数: 118

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