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1.
《地球科学进展》2019,(11)
多年冻土区油气管道工程在许多方面都有别于常温地区的油气管道工程,如偏僻的地理位置和敏感脆弱的环境,更重要是其特殊的气候、水文地质和工程地质条件以及冻融岩土灾害等条件。这使得管道设计、建设、运营、维抢和管道系统安全以及完整性管理等方面面临一系列的特殊难题。不同于已建成并运营至今的美国阿拉斯加(Alyeska)原油管道、加拿大罗曼井(Norman Wells)原油管道、中俄原油管道(漠河—大庆段)和格尔木—拉萨成品油管道,多年冻土区的天然气管道在输运介质、输送温度、环保要求等方面和输油管道有很大差异,将面临一系列新问题和新挑战。通过对多年冻土区天然气管道冷却输送工艺,管道—冻土水、热、力耦合计算,压气站失效后下游管道最低金属温度超限,基于应力设计局限、敷设方式单一、管道运营期监测系统可靠性等冻土区天然气管道特有的技术难题探讨,初步给出相应的解决方案构想,希望能够为冻土区天然气管道建设提供新的思路。 相似文献
2.
中国-俄罗斯原油管道工程(简称中俄原油管道)规划全长1,035 km,中国境内段965 km,俄罗斯境内段70 km。中俄原油管道(漠河—大庆段)穿越约500 km多年冻土区,沿途地形起伏,水系和沼泽发育,冻土工程地质条件复杂,影响因素多样。提出以管道地基土的最大融沉变形量为评价准则,以多年冻土的年平均地温和含冰量为评价指标,对多年冻土进行工程分类,并依据分类结果进行评价。依据计算结果以-1.0℃和-2.0℃对中俄原油管道沿线多年冻土进行冻土工程分类。具体分为:稳定型、过渡型、高温不稳定型(-1.0~-2.0℃)以及极高温极不稳定型(≥-1.0℃)。分别对应良好、较好、不良以及极差评价结果,并以此为基准选择传统埋设、埋设、埋设+换填、埋设+换填+隔热或架设等管基设计原则。对管道沿线约430 km多年冻土区进行了详细和逐段的评价。评价结果表明评价指标简单、实用,评价结果合理、恰当,可推荐在其它多年冻土区类似管道工程中使用。 相似文献
3.
大小兴安岭多年冻土区是中国重要的地理区域之一,特殊的高冰低温环境,使油气管道铺设方式的选择和由其引发的地质灾害治理显得尤为重要。通过对该区多条输油管道沿线不同季节的监测勘察,提出冻土区管道敷设方式优选地上式、地面式和廊道式。地埋式易诱发冻胀丘、冰椎、冻土沼泽、热融滑塌、水毁等不良地质现象,从而导致管道不均匀抬升下降,翘曲变形、露管或悬管等灾害多发。针对输油管线已发生的地质灾害,对比前后期不同的防治工程措施,提出了混凝土桩连系梁支撑架空治理管道融沉、截水墙结合植被护坡等更为有效的防治方法。 相似文献
4.
阿拉斯加北极地区的工程设计和施工经验及教训 总被引：13，自引：7，他引：6
阿拉斯加北极地区位于布鲁克斯山以北, 白令海峡以东的北坡地区, 属北极海洋性气候区. 区内寒冷( -10 ～ -6 ℃)、连续多年冻土厚度多在200～300 m, 局部达700 m. 地表湖塘和冰楔多边形广泛分布. 阿拉斯加北极地区的工程建筑活动主要为海军部和商业石油勘探、开发和运输服务. 从20世纪40年代以来, 尽管有不少的曲折和教训, 但成功和可以借鉴的经验很多. 最成功的例子当数普如道湾油气田开发、阿里亚斯卡输油管道工程及其相应的环境保护措施. 工程师为了成功和经济地在北极地区修筑和运行工程设施, 必须从"冷"处着想, 并付诸计划和行动. 设计和施工的工程师必须保持实事求是、不断创新精神, 而不拘泥于中纬度地区的教育、培训, 或行业传统. 从工程勘察、设计到施工阶段, 工程师和从事环境研究的科学家必须密切合作. 工程师需要知道环境参数, 制约因素和可利用的机会; 环境科学家需要知道工程师的施工设计和问题, 理解工程限制条件、设备工作能力, 以及备选方案的经济学问题. 这些相互理解只能在密切合作中形成, 并能创造工程经济效益和奇迹. 相似文献
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多年冻土区输油管道工程中的(差异性)融沉和冻胀问题 总被引：25，自引：8，他引：17
多年冻土区石油和经济开发不断推动输油管道技术的发展,但是多年冻土区输油管道的(差异性)融沉和冻胀问题仍是关键性难题.寒区管道设计和施工必须考虑沿线的地形和环境条件对冻胀和融沉,以及相应的管道工程基础和结构整体性的影响.阿拉斯加输油管道工程取得成功的原因在于充足的科研投入、讨论和决策时间,以及最终采用的一系列创新设计来保护多年冻土和抑制融沉.这些研究围绕的关键问题是温热油管在多年冻土中的水热效应和差异性融沉和冻胀所导致的管道变形破坏,这些研究对可能出现问题的及早发现、充分理解和正确预测以及最终合理的设计、施工和维护至关重要.罗曼井和格拉线环境温度输油管道在20a左右的运营中,冻胀和融沉都比较显著.准确预测管道和围岩土的冻胀和融沉需要详细的观测研究和模拟试验相结合.在预测的基础上,针对具体问题抑制融沉和冻胀.成功设计、施工和运行寒区输油管道需要科学家、工程师、业界人士和管理部门密切合作. 相似文献
6.
在汇总大量勘察资料的基础上,充分考虑冻土区输油管道工程的特点,以及管道与冻土之间的相互作用和过程,重点阐述中俄输油管道沿线多年冻土环境工程地质条件,确定出中俄管道沿线冻土环境工程地质区划原则和指标。按不同类型多年冻土的区域分布规律及面积比率,并考虑地温、厚度及植被变化等特征,分成4个冻土工程地质区,即漠河—瓦拉干片状冻土区、瓦拉干—劲松大片融区的多年冻土区、劲松—加格达奇岛状多年冻土区和加格达奇—乌尔其零星多年冻土区。然后按多年冻土含冰(水)量类别,并兼顾土层冻胀、融沉分类级别,又在4个区内共划分出151个冻土类别地段,依次按区分级进行评价,最后将这151个地段归纳为4种类型的工程地质地段:良好、较好、不良、极差。 相似文献
7.
选取中俄原油管道沿线位于多年冻土区的漠河-乌尔其段为研究区域, 分析了管道工程对多年冻土环境的影响以及冻土退化所带来的一系列生态环境问题, 并研究了冻土环境变化对管道工程的影响. 针对冻土区管道工程施工的相关问题, 提出了不同施工迹地的施工方式及相对应的冻土环境保护措施: 施工作业带的清理;取弃土的处理;施工便道、伴行道的修建及不同地段施工便道与伴行路路基最小高度的确定;施工营地、料场的设计及布设;管沟开挖时基坑暴露时间的计算, 多年冻土区管道工程的施工等.中俄输油管道是我国首条通过多年冻土区的大口径原油管道, 研究结果可为中俄输油管道及今后寒区工程建设过程中的环境保护提供科学依据. 相似文献
8.
多年冻土地区天然气资源丰富,资源勘探开发和天然气外输管道建设日益受到重视。温带地区传统、常规的天然气管道设计、施工、运维方法、技术在多年冻土区遇到很大的挑战。因此,以管道工程设计者的角度,总结多年冻土区天然气管道的设计、施工和项目风险管理3个大项14个子项关键技术,主要包括管土水、热、力耦合系列的管输气冷却技术和传热计算技术,材料、应力系列的管道断裂控制技术和基于应变的管道设计技术,公用配套系列的连续多年冻土接地技术、不连续冻土区阴极保护技术、冻土区站场基础、管道支撑设计技术和建筑物模块化和设备撬装化技术,施工系列的特殊施工装备、冰雪公路修建、低温焊接和焊缝100%检测技术,以及自然环境、社会人文和技术等风险管理技术。希望能够为北极、高山和高原多年冻土区天然气管道建设提供新思路。 相似文献
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青藏铁路多年冻土地区房屋体系研究 总被引：1，自引：0，他引：1
通过结构计算分析对比, 对青藏铁路多年冻土地区房屋的结构形式进行了论证, 提出了符合当地建设条件并与特殊地质环境相适应的架空桩基钢结构房屋结构体系, 其结构方案可用于指导青藏铁路房屋建筑的结构设计. 相似文献
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A simplified approach for rockfall ground penetration and impact stress calculations 总被引：5，自引：2，他引：3
This paper presents a simple procedure for calculating rockfall penetration and ground impact stress for design of pipeline
burial depth. Rockfall may damage pipelines by penetrating through cover soils and damaging the pipeline by puncture or excessive
impact stress. Design engineers may face a challenging question regarding what burial depth is required for adequate pipe
protection. Greater burial depth may provide better protection; however, there are usually site and economic constraints.
This paper discusses a simple procedure for calculating the maximum rock penetration and ground impact stress due to rockfall.
The procedure may be used to estimate the minimum burial depth required to protect pipelines from rockfall damage. A case
study involving a large boulder that fell down a slope and landed on a buried high-pressure gas pipeline is presented to demonstrate
and verify the procedure. A calculation was performed before the removal of the boulder to evaluate whether any damage was
made to the pipeline. The calculated results agreed well with the actual conditions observed after the boulder was removed. 相似文献
13.
为研究管道穿越煤系土河床后对冲刷深度的影响,基于室内构建的煤系黏土质和砂质河床模型试验装置,设置不同管道埋深、管径大小和冲刷流速进行冲刷模拟试验,并利用SPSS 25.0软件对河床冲刷深度与以上3个因素进行多元线性回归分析。结果表明:管道埋深、管径大小和冲刷流速3个因素能够解释冲刷深度71.4%~80.6%的变化,管道埋深显著负向影响冲刷深度,管径大小和冲刷流速显著正向影响冲刷深度。管道穿越会破坏河床颗粒间的原始胶结状态,强化水流的冲刷作用。利用所得线性回归方程对珠海市某管道穿越工程进行安全性验证,考虑了管道埋深与管径大小对冲刷深度的影响,验证结果证明了回归方程的可行性。研究成果为管道穿越工程设计提供一定参考。 相似文献
14.
针对宁波市宁海县宁东区块某厂房室内地坪沉降现象,在分析沉降原因和沉降趋势的基础上,结合本工程的具体条件对几种加固方法进行了对比,确定采用锚杆桩 梁板结构加固方式对地坪进行处理。研制了多功能小型静力压桩机、采用了小创面多级挤扩贯穿排障法等解决了施工中的难题,实现了复杂环境条件的特种专业工程的顺利施工。治理效果良好。 相似文献
15.
地基土承受超载作用时就会产生沉降,在土体沉降作用下埋置于其中的管道,管壁就会产生变形甚至破裂。为分析地面超载对临近地下管线的影响,基于温克勒（Winkler）弹性地基短梁理论,应用Boussinesq解,考虑地面超载引起下卧层的沉降及地基土体的侧向移动对管道的影响,建立地面超载对埋地管道影响的分析计算模型,并采用有限差分法进行求解;通过算例分析了超载大小、位置,管道刚度、埋深、管径以及土体性质对埋地管道位移的影响;结果表明：超载大小、管道的刚度、埋深、管径对地下管道位移的影响较大,而当地基基床系数和超载离管道的距离增大到一定值时,地面超载对其影响将减弱。因此,需要考虑邻近超载对管道的影响,合理制定埋地管道的保护措施。 相似文献
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漠河-加格达奇段多年冻土区中俄原油管道运营以来的次生地质灾害研究——以MDX364处的季节性冻胀丘为例 总被引：4，自引：3，他引：1
通过对中俄原油管道漠河-加格达奇段多年冻土区的现场勘查研究, 统计了管道运营以来出现的冻土次生地质灾害主要有冻胀、融沉、水毁、冻胀丘、冰椎等. 在研究区域特定的气候背景下, 管道的修建和季节性变化的正油温运营, 破坏了管道周围冻土的水热平衡, 使得管道周围土体出现差异性冻胀和融沉, 这种差异性位移量的累积对管道安全稳定长期运营造成了威胁. 以管道里程MDX364处的冻胀丘为例, 利用探地雷达进行了现场探测. 结果表明: 管道周围存在的融区为冻胀丘的发生和发展提供了水源补给通道, 管道的热影响加速了冻胀丘的发展和消融, 2014年3-10月管道周围地表产生的差异性位移超过了1.1 m. 针对该次生开放型季节冻胀丘, 提出了修筑或疏通管道附近的排水通道、钻孔放水和保温排水渗沟等防治措施. 研究成果能为中俄原油管道的安全稳定运营提供技术支撑, 为其他冻土区管道设计施工和运营维护提供参考和依据. 相似文献
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Zhenhan Wu Patrick J. Barosh Lianjie Wang Daogong Hu Wei Wang 《Engineering Geology》2008,96(1-2):62-77
Small seasonal pingos formed in Quaternary deposits along active fault zones in permafrost of the northern Tibetan Plateau exert destructive forces to oil pipelines, bridges, culverts and other engineering facilities along the Golmud–Lhasa railway and highway. The pingos are particularly hazardous as they change position, or migrate, nearly every year. Three-dimensional finite element modeling reveals the enormous force from exerted by a pingo at the 86th station of the highway. A good representation of the stress and strain fields resulting from an expansion of a pingo and bending of an oil pipeline at the station are calculated after due consideration of the interaction between permafrost, pingo and pipeline. This followed establishing an engineering-geologic model from the field data and determining the mechanical properties of the media from field and laboratory tests. The maximum, intermediate and the minimal principal compressive stresses are calculated as well as those for the plastic strain. Concentrations of principal stress and plastic strain occur beneath the pipeline bend and both the principal compressive stress and resulting plastic strain become very small away from the pingo. Also, the bottom of the pingo is dominated by minimal values of principal stress and strain and the potential bending of a buried pipe caused by an expansion of a pingo is indicated to decrease as depth of burial increases.The pingo growth at the 86th station resulted in the bending upward of a 20m section of a buried oil pipeline, but it did not break and spill oil. Analysis of the pipe within the bend found the maximum, intermediate, and minimal principal compressive stress ranges that leads to plastic strain within the bent pipe. Compressive stress and plastic strain concentrations form in the inner sides of inflexions in the pipe bend, and tensional stress and plastic strain concentrations form in their outer sides where stress exceeds the yield limit of the pipe, but many irregularities are present. Such numerical modeling of stress and strain may offer key parameters for designing oil pipelines and engineered facilities to decrease the hazard from migrating pingos in similar geologic settings in the permafrost of the northern Tibetan Plateau. 相似文献