Incident analyses of frost heaving failure of municipal underground gas pipelines in cold regions of northern China     

YaMin Li  HongSheng Li  ZengLi Liu  LiShun Chen 《寒旱区科学》2011,3(6):0473-0477

In the cold regions of northern China, incidents of municipal underground gas pipeline rupture and leakage occur quite frequently, most often in winter. To prevent harm to citizen safety and property, analysis of the causes of such cracking and leakage is therefore valuable. Two incident analyses are discussed here and the reasons why most of these types of cases occur during winter are clarified. The effects of vehicle loadings above buried pipelines are calculated and compared with the effects and calculations of frost heaving forces. We demonstrate that when the soil layer above a pipeline freezes rapidly, the soil generates repeated frost heaving, which exerts heaving forces on the pipeline that can result in fatigue crack propagation and ultimate pipeline failure. Therefore, the incident induced by frost heaving is one of the primary reasons of gas pipeline failure. Based on these analyses, we present some recommendations pertaining to the proper design, construction, and management of gas pipelines.  相似文献   

Experimental investigations of freezing soils at ground conditions of Astana, Kazakhstan     

Zhussupbekov Askar  Shakhmov Zhanbolat 《寒旱区科学》2015,7(4):399-406

Kazakhstan regions is seasonal climatic with transient freezing of soil groundduring the winter. Roadbed integrity is important to resist the sustained load transmitted by traffic on the road surface. Freezing of soil ground could significantlyinfluence roadbed integrity in the seasonal freezing climate of Kazakhstan. The proper determination magnitude of frost heave and heaving pressure by the influence of freezing temperatures during the winter season are necessary for design and construction of highways. Thus, experimental tests were conducted on specimens obtained from Astana (Kazakhstan) to determine the freezing pressure and magnitude of frost heaving.  相似文献   

季节冻土区防水卷材防渗渠道的特种衬砌方案研究   总被引：3，自引：1，他引：2  

宋玲  余书超 《冰川冻土》2009,31(1):124-129

季节冻土区的气候条件要求防渗渠道不仅具有良好的抗冲刷、防渗漏件能,而且还要求渠道能够不受渠基土的冻结膨胀影响以免发生渠道稳定破坏.文中提出一种新的既能很好地防渗又能防冻胀破坏的渠道衬砌方案,即在分析现行的防渗渠道存在的功能缺陷的基础上,以实现高防渗性能和输水安全为目标,以设置高性能柔性防水卷材整体防水层防渗漏为手段,再为防水层设置可靠的基层和保护层,来保证防水层的稳同、安全和耐久的设计理念.同时阐述了该方案的设计要点和施工要点,进行了经济评价,得出造价虽比现行防渗渠或双防渠略高,但全寿命期内的费用比其它的要低.  相似文献   

不同冻结方式下盐渍土水盐重分布规律的试验研究   总被引：6，自引：0，他引：6  

邴慧  何平 《岩土力学》2011,32(8):2307-2312

土体的冻融历史在土体的冻胀预报和评估的作用不可忽略,不同的冻结方式将影响土体中的水盐重分布及干密度的变化差异。选择土样底端温度相同情况下的单向冻结、正弦波曲线冻融循环和负温循环冻结3种冻结作用模式,对青藏高原铁路沿线红色粉质黏土进行了试验研究,分析了3种冻结模式下土体的冻胀量的变化、水分和盐分的重分布状况以及土体干密度的变化规律,试验结果表明单向冻结过程由于冰的自净作用,阻止了盐分的迁移;土体周期冻融循环后变形具有不可累加性,盐分在随水分发生对流迁移的同时会发生由浓度梯度诱导的扩散迁移;在冻融作用下,土体的压密变形是客观存在的,即体现了冻融对该试验条件下土体结构的强化作用  相似文献   

季节冻土区基床改性填料与保温护坡对路基温度场的影响分析   总被引：1，自引：1，他引：0  

陆永港  肖宏  陈民子 《冰川冻土》2016,38(4):1059-1066

高速铁路对轨道平顺性具有非常高的要求,在季节冻土区建设的铁路面临着路基冻胀问题,由路基冻胀引起的轨道变形严重影响了高速铁路运行的安全性与舒适性.通过对比其他学者关于路基冻胀的处理与防治方法,提出了采用水泥稳定级配碎石代替普通级配碎石作为基床表层填料,同时在路基边坡铺设保温护坡的方法来防治路基冻胀.根据哈大客运专线季节冻土区的地质及气候条件,采用有限元数值仿真方法分析路基基床表层采用水泥稳定级配碎石和在路基边坡加设保温护坡后对路基温度场的影响.并将分析结果与哈大客运专线的现场实测结果进行了对比,验证了有限元数值仿真结果的可靠性,分析结果表明：在基床表层换填水泥稳定级配碎石,同时在路基边坡铺设3.0 m高、2.5 m宽的保温护坡后可以有效缓解路基的冻胀,与无任何保温措施的普通路基相比,路基中心处的最大冻结深度减小了0.5 m,路肩处的最大冻结深度减小了1.1 m.  相似文献   

竖向直排冻结条件水平冻胀力试验研究     

李岩  刘波  张建新 《岩土力学》2014,35(11):3199-3206

竖向直排冻结方式常用于软弱地层中斜井掘进和深基坑止水帷幕的冻结法施工中,目前国内外对该冻结方式下水平冻胀力的分布研究鲜见报导。以某斜井冻结工程为背景,推导出温度场、应力场和水分场等相似模拟准则,设计了竖向直排冻结模型试验并细化具体试验方案,利用大型三维模拟冻结试验系统,对竖向直排冻结条件下不同深度土体的水平冻胀力分布特性进行了试验研究。结果表明,竖向直排冻结过程中埋深对水平冻胀力的影响明显,在其他条件相近的情况下同一水平面中水平冻胀力的大小与温度密切相关;冻胀力的变化率主要受冻结锋面位置的影响,距离冻结锋面较近时冻胀力的变化率逐步达到峰值;已冻土体的冻胀力随冻结锋面向外发展而趋于平稳。  相似文献   

注浆抬升地层的机制、解析解及数值模拟分析   总被引：5，自引：3，他引：2  

唐智伟  赵成刚 《岩土力学》2008,29(6):1512-1516

注浆抬升地表是地下工程施工控制地层和邻近建筑物沉降的常用工法。目前,注浆设计主要依靠现场监测和工程经验。数值方法模拟注浆效果通常是通过提高注浆区域的土性参数来实现的,但该方法忽略了注浆抬升对地层的补偿作用。通过研究注浆引起的土体体积膨胀的机制,将注浆体积、土体体积应变增量、位移大小三者联系在一起。采用了一种模拟注浆抬升地层的数值方法。在该数值方法中,给出了土体体积应变的计算方法,提出了施加“虚拟”膨胀压力来增加单元体积,并通过判断单元体积应变增量是否达到土体体积应变增量来控制模拟注浆的过程。其方法的优点在于：施加在单元上的膨胀压力可以是一个虚拟的压力,而无需是实际注浆压力。通过解析解与数值解对比分析,验证了这种数值方法的正确性和可行性。  相似文献   

藏西北革吉县雄巴乡场镇冻土灾害特征及防治措施     

唐华  徐琳  格桑平措  达娃  男达瓦  张显虎  李宁  刘大明  索朗多吉 《中国地质调查》2022,9(2):100-109

近年来,藏西北革吉县雄巴乡场镇内的冻土灾害日趋严重,研究该区冻土灾害的特征、成因及危害,对制定相应的防灾减灾政策具有重要意义.从基本特征、成因条件、风险性及防治措施等方面对雄巴乡场镇的冻土灾害开展了综合研究,认为加剧该区冻土灾害的主要原因是全球气候变暖导致的降雨量增加和气温升高,使场镇内透水性差、不均匀分布的土体含水率...  相似文献   

冰透镜体形成过程中的土体破裂驱动力研究综述   总被引：1，自引：1，他引：0  

刘宇航  李东庆  明锋 《冰川冻土》2019,41(3):657-668

随着寒区工程高等级化和变形限制要求的进一步严格化,冻胀问题已经成为寒区工程建设考虑的关键问题。造成冻胀的原因在于外界水分迁移冻结并形成冰透镜体,因此,深入认识冰透镜体形成问题对解决实际工程中的冻害问题具有重要的意义。由于冰透镜体的形成受控于土体破裂驱动力,因此,深入开展冻结过程中的土体破裂驱动力研究对阐明冰透镜体的生长机理以及解决工程冻胀问题具有重要的指导意义。通过对国内外在土体冻结过程中的土体破裂驱动力方面的研究进行综合评述,指出各研究结果之间的异同点。基于各研究结果的相同点,分析了目前土体破裂驱动力研究中存在的不足,并提出了今后研究发展的方向。  相似文献   

低温岩体裂隙冻胀力与冻胀扩展试验初探     

黄诗冰  刘泉声  程爱平  刘艳章 《岩土力学》2018,39(1):78-84

低温裂隙岩体冻融损伤与断裂破坏一直是寒区岩体工程建设中的关键科学问题。低温下含水裂隙的冻胀扩展演化过程受冻胀力量值的控制,然而裂隙中冻胀力的大小及其演化机制一直存在争议,尚缺乏有效的试验测试方法。通过在类岩石材料中预制不同长度和宽度的宏观裂隙,进行了低温下饱和裂隙的冻胀力测试试验;利用薄膜压力传感器和温度传感器分别对饱和裂隙在低温冻结过程中的冻胀力和冻结温度进行了实时连续的监测,获取了其时空演化曲线。试验结果表明：（1）在冻结过程中,岩体裂隙中冻胀力的萌生是一个突发的过程,其演化过程可分为孕育阶段、爆发阶段、跌落阶段以及平衡阶段;（2）冻结完成后,裂隙冰发生了明显的挤出且裂隙尖端产生了可见的冻胀裂纹;（3）融化过程中,冻胀力跌落较快,但存在滞后现象;（4）对于宽度在2～5 mm范围内的半开口裂隙,从裂隙开口端冻结时,最大冻胀力与裂隙宽度线性正相关;在宽度为5 mm的饱和裂隙中最大冻胀力达到了7.2 MPa。研究成果可为认识裂隙中冻胀力的萌生演化机制以及进行裂隙冻胀扩展计算与分析提供借鉴。  相似文献